CN115323288B - 一种硫系易切削热作模具钢cx2344的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种硫系易切削热作模具钢CX2344的制备方法。它包括下述重量百分比的化学成分：C0.36%‑0.42%，Si0.80%‑1.20%，Mn0.30%‑0.60%，S0.08%‑0.13%，P≤0.020%，Cr4.70%‑5.50%，Ni≤0.30%，V0.80%‑1.20%，Mo1.45%‑1.75%，Al0.015%‑0.035%，H≤0.0004%，O≤0.0030%，N≤0.0200%，余量为Fe；其制备时，红送钢锭进行锻造处理，锻造温度≥900℃；利用锻后余热进入退火炉中进入热处理。本发明的模具钢锻造过程中不开裂，超细化晶粒处理后，满足NADCA#207‑2003标准要求。
Description
技术领域
本发明涉及合金钢制造技术领域，具体涉及一种硫系易切削热作模具钢CX2344的制备方法。
背景技术
热作模具钢是指适宜于制作对金属进行热变形加工的模具用的合金工具钢，如热锻模、热挤压模、压铸模、热锻模等。由于热作模具长时间处于高温高压条件下工作，因此，要求模具材料具有高的强度、硬度及热稳定性，特别是应有高热强性、热疲劳性、韧性和耐磨性。
模具钢CX2344是一种热作模具钢，热作模具一般都在硬度较高的状态下使用，在工作时承受着很大的冲击力，模腔和高温金属接触，反复地加热和冷却，其使用条件极其恶劣；并且热作模具钢CX2344，其硬度高，精加工难度加大，精度难于保证。
为提高热作模具的使用寿命，克服加工难度大、精度难于保证的问题，同时为了提高切削加工的生产效率，因此开发了+S的易切削压铸模具钢。
现有热作模具钢的制造工艺，一般包括冶炼工序、热处理工序、锻造工序、热处理工序、机械加工工序、热处理工序；为了让晶粒更加均匀，在制造的过程中，冶炼浇注后形成的钢锭需要冷却到室温，再进入退火工序，退火工序结束后冷却到室温的钢锭再进入锻造工序，即钢锭从室温再加热到退火温度、钢锭从室温再加热到锻造的温度，即从低温到高温进行锻造，这个过程有利于原子的扩散，能让晶粒更加均匀。但是，S系易切削热作模具钢(含压铸模)如果从低温到高温进行锻造，在锻造温度区间会出现熔化现象，是因为S元素的大量加入，导致锻造温度区间高温塑性变差，在锻造时容易出现开裂的情况，如何解决加硫导致的钢锭在锻造区间开裂，是本发明的重点。
本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：
现有技术中加S的易切削压铸模具钢，因为S元素的大量加入，导致了锻造温度区间高温塑性变差，在锻造时容易出现开裂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硫系易切削热作模具钢CX2344的制备方法，以解决现有技术中加S的易切削压铸模具钢，因为S元素的大量加入，导致了锻造温度区间高温塑性变差，在锻造时易出现开裂的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种硫系易切削热作模具钢CX2344的制备方法，其特征在于：所述硫系易切削热作模具钢CX2344包括下述重量百分比的化学成分：
C含量0.36％-0.42％，Si含量0.80％-1.20％，Mn含量0.30％-0.60％，S含量0.08％-0.13％，P含量≤0.020％，Cr含量4.70％-5.50％，Ni含量≤0.30％，V含量0.80％-1.20％，Mo含量1.45％-1.75％，Al含量0.015％-0.035％，H含量≤0.0004％，O含量≤0.0030％，N含量≤0.0200％，余量为Fe；
所述硫系易切削热作模具钢CX2344的制备包括冶炼工序、锻造工艺和热处理工序；且，在冶炼浇注的钢锭凝固后，在钢锭温度≤1300℃时，红送钢锭进行锻造处理，保持锻造温度≥900℃；锻造工序完成后利用锻件的锻后余热进入退火炉中进入热处理工序。
进一步的，进行锻造处理时，锻造温度为1260-950℃。
进一步的，各化学成分的重量百分比分别为：C含量0.38％-0.40％，Si含量0.90％-1.10％，Mn含量0.40％-0.50％，S含量0.10％-0.12％，P含量≤0.020％，Cr含量5.00％-5.20％，Ni含量≤0.30％，V含量0.90％-1.10％，Mo含量1.55％-1.65％，Al含量0.020％-0.030％，H含量≤0.0004％，O含量≤0.0030％，N含量≤0.0200％，余量为Fe。
进一步的，各化学成分的重量百分比分别为：C含量0.39％，Si含量1.00％，Mn含量0.45％，S含量0.11％，P含量≤0.020％，Cr含量5.10％，Ni含量≤0.30％，V含量1.00％，Mo含量1.60％，Al含量0.025％，H含量≤0.0004％，O含量≤0.0030％，N含量≤0.0200％，余量为Fe。
进一步的，所述硫系易切削热作模具钢CX2344的制备具体包括下述步骤：
S1、冶炼
S11、按上述化学成分进行原料的配料，并将原料中的铁合金进行高温烘烤；
S12、进入电炉，冶炼前钢包清理干净，烘烤良好，电炉内原料装入前要吹灰，严防增碳；按当次炼钢总量，垫石灰15-17Kg/T，然后加入步骤S11中配得的原料进行熔化，熔化的过程中加造渣剂进行造渣，避免钢液裸露，造渣剂的加入量按当次炼钢总量以1.5-2.0kg/T加入；并用钙线扩散脱氧，钙线的加入量按当次炼钢总量以4.8-5.2m/T加入；当冶炼温度≥1620℃，双管抬吹，打开野风阀对电缆及炉盖提升缸打水降温，并控制终点碳含量为0.18％；然后进入还原期，还原期采用的还原法为：按当次炼钢总量，加烘烤石灰18-22Kg/T、脱氧剂2-4kg/T进行预还原，脱氧剂的加入是成渣后从炉门加入，吹入氩气搅拌≥10min，彻底还原；出钢前调Si含量至0.95％,出钢滗渣；
S13、进入LF炉，按当次炼钢总量，向LF炉内加烘烤石灰18-22Kg/T、帽渣5.5-6.5Kg/T、加火砖1.5-2.5Kg/T、脱氧剂2.5Kg/T进行造白渣,控制白渣精炼时间≥30min，在保持白渣精炼的过程中，持续补加脱氧剂以维持强烈还原气氛；化清测温≥1560℃时取样，并按照各化学成分的含量要求进行化学成分的调整；调整完成至少10min后，进行倒渣、抽真空；再次取样，调整化学成分控制：C含量为0.42％、Si含量为0.90％、Mn含量为0.45％、Cr含量为4.90％、Mo含量为1.44％、V含量为0.83％、S含量为0.095％；调整化学成分后，测温度达到1700℃时，喂Al线至Al含量为0.11％，加火砖块，破渣彻底，加硫芯线至S含量为0.095％；
S14、进入VD炉，控制极限真空压力≤67Pa，时间≥12min；吊包温度1550℃-1555℃；
S15、浇注，做好钢锭模的清洁工作，确保浇注系统清洁、干燥，浇注前向注管和模内充氩3分钟，保护渣2kg/支；浇注时，吊包温度1550℃-1555℃；控制注温、注速，控制注温1550℃-1555℃，且浇注时均匀喂镧铈混合稀土金属0.3-0.5Kg/T；
S2、锻造
S21、第一序：在钢锭温度≤1300℃时，红送钢锭至煤气加热炉段加热至1190-1210℃，并按钢锭厚度每毫米保温2.5-3分钟，保温结束后第一序为压钳把Φ400mmX650mm，错净水口，拔长滚圆至两端一样尺寸，锻造变形量≤10％，使钢锭表面形成压应力；回炉加热至1190-1210℃，并按钢锭厚度每毫米保温1.5-2分钟；
S22、镦粗至高度H＝950mm，再拔长820mm并倒角，回炉加热至1190-1210℃，按钢锭厚度每毫米保温1.5-2分钟；
S23、镦粗至高度H＝950mm，压扁700mm，翻90度，再压820mm并倒角，回炉加热至1190-1210℃，并按钢锭厚度每毫米保温1.5-2分钟；
S24、第四序：镦粗至高度H＝950mm，压扁700mm，翻90度，再压820mm并倒角，回炉加热至1190-1210℃，并按钢锭厚度每毫米保温1.5-2分钟；
S25、第五序：镦粗至高度H＝800mm，拔长、修整各部位到尺，完成锻造，得到锻件；
S3、热处理
锻后利用锻件的锻后余热进入退火炉中，进行退火，退火温度为850-870℃，保温时间按锻件厚度每毫米保温2.5-3.5分钟；保温结束后进行空冷，得到退火锻件；
S4、机械加工
按照加工尺寸预留余量进行机械加工，得到机械加工后的模具钢板料；
S5、超细化晶粒处理
淬火：加热到1030℃，保温时间按板料的有效厚度每毫米保温1-2分钟，淬入油中，150℃-170℃出油，装入回火炉中，回火，回火温度为730℃-750℃，保温时间按板料的有效厚度每毫米保温2.5-3.0分钟，然后出炉空冷，空冷结束后得到硫系易切削热作模具钢CX2344。
进一步的，所述步骤S11中，铁合金进行高温烘烤是将铁合金放入烘烤炉加热到730-780℃，并在温度为730-780℃至少保温6h。
进一步的，所述步骤S12中，所述造渣剂为氧化钙和三氧化铝的混合物，氧化钙和三氧化铝的质量比为3.5-4.5:1。
进一步的，所述步骤S12中，进行预还原时加入的脱氧剂为Fe-Si粉。
进一步的，所述步骤S13中，加入的脱氧剂为Fe-Si粉。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
(1)本发明提供的硫系易切削热作模具钢CX2344的制备方法，提高了Mn含量至0.3％-0.6％，在冶炼时发生FeS+Mn→MnS+Fe，适度提高的Mn含量形成高熔点的MnS，其以球状和粒状存在于晶内，防止了低熔点的FeS和Fe形成共晶体形成或含量过多，进而可以避免因为过多的FeS和Fe形成共晶体而导致的锻造温度区间高温塑性下降，避免了锻造的过程中出现开裂的情况。
(2)本发明提供的硫系易切削热作模具钢CX2344的制备方法，提高Mo含量至1.45％-1.75％，在高温下，Mo原子替换了部分Fe原子，由于Mo原子半径的尺寸大于Fe原子半径的尺寸，原子间的空隙减小，起到一定的强化作用，形成置换固溶体，达到热作模具钢置换强化目的。
(3)本发明提供的硫系易切削热作模具钢CX2344的制备方法，在冶炼结束后红送钢锭进入锻造工序，可以避免FeS和Fe形成共晶体形成或含量过多，可以避免加硫对锻造温度区间高温塑性变差的影响，即可以避免在锻造的过程中出现开裂的情况；并且，在锻造结束后再进行热处理，对晶粒进行了均匀化处理，得到的硫系易切削热作模具钢CX2344满足其本身的各种性能要求。
(4)本发明提供的硫系易切削热作模具钢CX2344的制备方法，在浇注时喂镧铈混合稀土金属，其加入量按炼钢总量镧铈混合稀土金属含量≤0.10％，能脱氧更加彻底，利于硫化物的球化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实施例1中得到的模具钢CX2344的非金属夹杂物检测结果，倍数是100倍；
图2是实施例2中得到的模具钢CX2344的非金属夹杂物检测结果，倍数是100倍；
图3是实施例3中得到的模具钢CX2344的非金属夹杂物检测结果，倍数是100倍；
图4是实施例1中得到的模具钢CX2344的金相检测结果，倍数是500倍；
图5是实施例2中得到的模具钢CX2344的金相检测结果，倍数是500倍；
图6是实施例3中得到的模具钢CX2344的金相检测结果，倍数是500倍。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
材料说明：
下述实施例中的镧铈混合稀土金属从眉山市彭山银鑫稀化有限责任公司购买。
一、制备实施例：
实施例1：
1.1化学成分(重量百分比)：
C含量0.39％，Si含量1.00％，Mn含量0.45％，S含量0.11％，P含量≤0.020％，Cr含量5.10％，Ni含量≤0.30％，V含量1.00％，Mo含量1.60％，Al含量0.025％，H含量≤0.0004％，O含量≤0.0030％，N含量≤0.0200％，余量为Fe。
1.2制备方法，具体包括下述步骤：
S1、冶炼
S11、按上述化学成分进行原料的配料，并将原料中的铁合金进行高温烘烤；铁合金进行高温烘烤是将铁合金放入烘烤炉加热到750℃，并在温度为750℃保温6h；
S12、进入电炉，冶炼前钢包清理干净，烘烤良好，电炉内原料装入前要吹灰，严防增碳；按当次炼钢总量，垫石灰16Kg/T，然后加入步骤S11中配得的原料进行熔化，熔化的过程中加造渣剂进行造渣，避免钢液裸露，造渣剂的加入量按当次炼钢总量以1.8kg/T加入，所述造渣剂为氧化钙和三氧化铝的混合物，氧化钙和三氧化铝的质量比为4:1；并用钙线扩散脱氧，钙线的加入量按当次炼钢总量以5m/T加入；当冶炼温度≥1620℃，双管抬吹，打开野风阀对电缆及炉盖提升缸打水降温，并控制终点碳含量为0.18％；然后进入还原期，还原期采用的还原法为：按当次炼钢总量，加烘烤石灰20Kg/T、脱氧剂(Fe-Si粉)3kg/T进行预还原，脱氧剂的加入是成渣后从炉门加入，吹入氩气搅拌≥10min，彻底还原；出钢前调Si含量至0.95％,出钢滗渣；
S13、进入LF炉，按当次炼钢总量，向LF炉内加烘烤石灰18-22Kg/T、帽渣6Kg/T、加火砖2Kg/T、脱氧剂(Fe-Si粉)2.5Kg/T进行造白渣,控制白渣精炼时间≥30min，在保持白渣精炼的过程中，持续补加脱氧剂(Fe-Si粉)以维持强烈还原气氛；化清测温≥1560℃时取样，并按照各化学成分的含量要求进行化学成分的调整；调整完成至少10min后，进行倒渣、抽真空；再次取样，调整化学成分控制：C含量为0.42％、Si含量为0.90％、Mn含量为0.45％、Cr含量为4.90％、Mo含量为1.44％、V含量为0.83％、S含量为0.095％；调整化学成分后，测温度达到1700℃时，喂Al线至Al含量为0.11％，加火砖块，破渣彻底，加硫芯线至S含量为0.095％；
S14、进入VD炉，控制极限真空压力≤67Pa，时间≥12min；吊包温度1550℃-1555℃；
S15、浇注，做好钢锭模的清洁工作，确保浇注系统清洁、干燥，浇注前向注管和模内充氩3分钟，保护渣2kg/支；浇注时，吊包温度1550℃-1555℃；控制注温、注速，控制注温1550℃-1555℃，且浇注时均匀喂镧铈混合稀土金属0.4Kg/T；
S2、锻造
S21、第一序：在钢锭温度≤1300℃时，红送钢锭至煤气加热炉段加热至1200℃，并按钢锭厚度每毫米保温2.8分钟，保温结束后第一序为压钳把Φ400mmX650mm，错净水口，拔长滚圆至两端一样尺寸，锻造变形量≤10％，使钢锭表面形成压应力；回炉加热至1200℃，并按钢锭厚度每毫米保温1.8分钟；
S22、镦粗至高度H＝950mm，再拔长820mm并倒角，回炉加热至1200℃，按钢锭厚度每毫米保温1.8分钟；
S23、镦粗至高度H＝950mm，压扁700mm，翻90度，再压820mm并倒角，回炉加热至1200℃，并按钢锭厚度每毫米保温1.8分钟；
S24、第四序：镦粗至高度H＝950mm，压扁700mm，翻90度，再压820mm并倒角，回炉加热至1200℃，并按钢锭厚度每毫米保温1.8分钟；
S25、第五序：镦粗至高度H＝800mm，拔长、修整各部位到尺，完成锻造，得到锻件；
S3、热处理
锻后利用锻件的锻后余热进入退火炉中，进行退火，退火温度为860℃，保温时间按锻件厚度每毫米保温3分钟；保温结束后进行空冷，得到退火锻件；
S4、机械加工
按照加工尺寸预留余量进行机械加工，得到机械加工后的模具钢板料；
S5、超细化晶粒处理
淬火：加热到1030℃，保温时间按板料的有效厚度每毫米保温1.5分钟，淬入油中，160℃出油，装入回火炉中，回火，回火温度为740℃，保温时间按板料的有效厚度每毫米保温2.8分钟，然后出炉空冷，空冷结束后得到硫系易切削热作模具钢CX2344。
实施例2：
2.1化学成分(重量百分比)：
C含量0.40％，Si含量0.90％，Mn含量0.50％，S含量0.12％，P含量≤0.020％，Cr含量5.20％，Ni含量≤0.30％，V含量0.90％，Mo含量1.65％，Al含量0.020％，H含量≤0.0004％，O含量≤0.0030％，N含量≤0.0200％，余量为Fe。
2.2制备方法，具体包括下述步骤：
S1、冶炼
S11、按上述化学成分进行原料的配料，并将原料中的铁合金进行高温烘烤；铁合金进行高温烘烤是将铁合金放入烘烤炉加热到780℃，并在温度为780℃保温6h；
S12、进入电炉，冶炼前钢包清理干净，烘烤良好，电炉内原料装入前要吹灰，严防增碳；按当次炼钢总量，垫石灰17Kg/T，然后加入步骤S11中配得的原料进行熔化，熔化的过程中加造渣剂进行造渣，避免钢液裸露，造渣剂的加入量按当次炼钢总量以2.0kg/T加入，所述造渣剂为氧化钙和三氧化铝的混合物，氧化钙和三氧化铝的质量比为4.5:1；并用钙线扩散脱氧，钙线的加入量按当次炼钢总量以4.8m/T加入；当冶炼温度≥1620℃，双管抬吹，打开野风阀对电缆及炉盖提升缸打水降温，并控制终点碳含量为0.18％；然后进入还原期，还原期采用的还原法为：按当次炼钢总量，加烘烤石灰18Kg/T、脱氧剂(Fe-Si粉)4kg/T进行预还原，脱氧剂的加入是成渣后从炉门加入，吹入氩气搅拌≥10min，彻底还原；出钢前调Si含量至0.95％,出钢滗渣；
S13、进入LF炉，按当次炼钢总量，向LF炉内加烘烤石灰22Kg/T、帽渣5.5Kg/T、加火砖2.5Kg/T、脱氧剂(Fe-Si粉)2Kg/T进行造白渣,控制白渣精炼时间≥30min，在保持白渣精炼的过程中，持续补加脱氧剂(Fe-Si粉)以维持强烈还原气氛；化清测温≥1560℃时取样，并按照各化学成分的含量要求进行化学成分的调整；调整完成至少10min后，进行倒渣、抽真空；再次取样，调整化学成分控制：C含量为0.42％、Si含量为0.90％、Mn含量为0.45％、Cr含量为4.90％、Mo含量为1.44％、V含量为0.83％、S含量为0.095％；调整化学成分后，测温度达到1700℃时，喂Al线至Al含量为0.11％，加火砖块，破渣彻底，加硫芯线至S含量为0.095％；
S14、进入VD炉，控制极限真空压力≤67Pa，时间≥12min；吊包温度1550℃-1555℃；
S15、浇注，做好钢锭模的清洁工作，确保浇注系统清洁、干燥，浇注前向注管和模内充氩3分钟，保护渣2kg/支；浇注时，吊包温度1550℃-1555℃；控制注温、注速，控制注温1550℃-1555℃，且浇注时均匀喂镧铈混合稀土金属0.3Kg/T；
S2、锻造
S21、第一序：在钢锭温度≤1300℃时，红送钢锭至煤气加热炉段加热至1190℃，并按钢锭厚度每毫米保温3分钟，保温结束后第一序为压钳把Φ400mmX650mm，错净水口，拔长滚圆至两端一样尺寸，锻造变形量≤10％，使钢锭表面形成压应力；回炉加热至1190-1210℃，并按钢锭厚度每毫米保温2分钟；
S22、镦粗至高度H＝950mm，再拔长820mm并倒角，回炉加热至1190℃，按钢锭厚度每毫米保温2分钟；
S23、镦粗至高度H＝950mm，压扁700mm，翻90度，再压820mm并倒角，回炉加热至1190℃，并按钢锭厚度每毫米保温2分钟；
S24、第四序：镦粗至高度H＝950mm，压扁700mm，翻90度，再压820mm并倒角，回炉加热至1190℃，并按钢锭厚度每毫米保温2分钟；
S25、第五序：镦粗至高度H＝800mm，拔长、修整各部位到尺，完成锻造，得到锻件；
S3、热处理
锻后利用锻件的锻后余热进入退火炉中，进行退火，退火温度为850℃，保温时间按锻件厚度每毫米保温3.5分钟；保温结束后进行空冷，得到退火锻件；
S4、机械加工
按照加工尺寸预留余量进行机械加工，得到机械加工后的模具钢板料；
S5、超细化晶粒处理
淬火：加热到1030℃，保温时间按板料的有效厚度每毫米保温2分钟，淬入油中，150℃出油，装入回火炉中，回火，回火温度为730℃，保温时间按板料的有效厚度每毫米保温3.0分钟，然后出炉空冷，空冷结束后得到硫系易切削热作模具钢CX2344。
实施例3：
3.1化学成分(重量百分比)：
C含量0.38％，Si含量1.10％，Mn含量0.40％，S含量0.10％，P含量≤0.020％，Cr含量5.00％，Ni含量≤0.30％，V含量1.10％，Mo含量1.55％，Al含量0.030％，H含量≤0.0004％，O含量≤0.0030％，N含量≤0.0200％，余量为Fe。
2.2制备方法，具体包括下述步骤：
S1、冶炼
S11、按上述化学成分进行原料的配料，并将原料中的铁合金进行高温烘烤；铁合金进行高温烘烤是将铁合金放入烘烤炉加热到730℃，并在温度为730℃至少保温8h；
S12、进入电炉，冶炼前钢包清理干净，烘烤良好，电炉内原料装入前要吹灰，严防增碳；按当次炼钢总量，垫石灰15Kg/T，然后加入步骤S11中配得的原料进行熔化，熔化的过程中加造渣剂进行造渣，避免钢液裸露，造渣剂的加入量按当次炼钢总量以1.5kg/T加入，所述造渣剂为氧化钙和三氧化铝的混合物，氧化钙和三氧化铝的质量比为3.5:1；并用钙线扩散脱氧，钙线的加入量按当次炼钢总量以5.2m/T加入；当冶炼温度≥1620℃，双管抬吹，打开野风阀对电缆及炉盖提升缸打水降温，并控制终点碳含量为0.18％；然后进入还原期，还原期采用的还原法为：按当次炼钢总量，加烘烤石灰22Kg/T、脱氧剂(Fe-Si粉)2kg/T进行预还原，脱氧剂的加入是成渣后从炉门加入，吹入氩气搅拌≥10min，彻底还原；出钢前调Si含量至0.95％,出钢滗渣；
S13、进入LF炉，按当次炼钢总量，向LF炉内加烘烤石灰18Kg/T、帽渣6.5Kg/T、加火砖1.5Kg/T、脱氧剂(Fe-Si粉)3Kg/T进行造白渣,控制白渣精炼时间≥30min，在保持白渣精炼的过程中，持续补加脱氧剂(Fe-Si粉)以维持强烈还原气氛；化清测温≥1560℃时取样，并按照各化学成分的含量要求进行化学成分的调整；调整完成至少10min后，进行倒渣、抽真空；再次取样，调整化学成分控制：C含量为0.42％、Si含量为0.90％、Mn含量为0.45％、Cr含量为4.90％、Mo含量为1.44％、V含量为0.83％、S含量为0.095％；调整化学成分后，测温度达到1700℃时，喂Al线至Al含量为0.11％，加火砖块，破渣彻底，加硫芯线至S含量为0.095％；
S14、进入VD炉，控制极限真空压力≤67Pa，时间≥12min；吊包温度1550℃-1555℃；
S15、浇注，做好钢锭模的清洁工作，确保浇注系统清洁、干燥，浇注前向注管和模内充氩3分钟，保护渣2kg/支；浇注时，吊包温度1550℃-1555℃；控制注温、注速，控制注温1550℃-1555℃，且浇注时均匀喂镧铈混合稀土金属0.5Kg/T；
S2、锻造
S21、第一序：在钢锭温度≤1300℃时，红送钢锭至煤气加热炉段加热至1210℃，并按钢锭厚度每毫米保温2.5分钟，保温结束后第一序为压钳把Φ400mmX650mm，错净水口，拔长滚圆至两端一样尺寸，锻造变形量≤10％，使钢锭表面形成压应力；回炉加热至1210℃，并按钢锭厚度每毫米保温1.5分钟；
S22、镦粗至高度H＝950mm，再拔长820mm并倒角，回炉加热至1210℃，按钢锭厚度每毫米保温1.5分钟；
S23、镦粗至高度H＝950mm，压扁700mm，翻90度，再压820mm并倒角，回炉加热至1210℃，并按钢锭厚度每毫米保温1.5分钟；
S24、第四序：镦粗至高度H＝950mm，压扁700mm，翻90度，再压820mm并倒角，回炉加热至1210℃，并按钢锭厚度每毫米保温1.5分钟；
S25、第五序：镦粗至高度H＝800mm，拔长、修整各部位到尺，完成锻造，得到锻件；
S3、热处理
锻后利用锻件的锻后余热进入退火炉中，进行退火，退火温度为870℃，保温时间按锻件厚度每毫米保温2.5分钟；保温结束后进行空冷，得到退火锻件；
S4、机械加工
按照加工尺寸预留余量进行机械加工，得到机械加工后的模具钢板料；
S5、超细化晶粒处理
淬火：加热到1030℃，保温时间按板料的有效厚度每毫米保温1分钟，淬入油中，170℃出油，装入回火炉中，回火，回火温度为750℃，保温时间按板料的有效厚度每毫米保温2.5分钟，然后出炉空冷，空冷结束后得到硫系易切削热作模具钢CX2344。
实施例4：
4.1化学成分(重量百分比)：
C含量0.42％，Si含量0.80％，Mn含量0.60％，S含量0.13％，P含量≤0.020％，Cr含量4.70％，Ni含量≤0.30％，V含量1.20％，Mo含量1.75％，Al含量0.015％，H含量≤0.0004％，O含量≤0.0030％，N含量≤0.0200％，余量为Fe。
4.2制备方法：
同实施例1，得到硫系易切削热作模具钢CX2344。
实施例5：
5.1化学成分(重量百分比)：
C含量0.36％，Si含量1.20％，Mn含量0.30％，S含量0.08％，P含量≤0.020％，Cr含量5.50％，Ni含量≤0.30％，V含量0.80％，Mo含量1.75％，Al含量0.035％，H含量≤0.0004％，O含量≤0.0030％，N含量≤0.0200％，余量为Fe。
5.2制备方法：
同实施例1，得到硫系易切削热作模具钢CX2344。
二、实验例：
将实施例1-5中所得的硫系易切削热作模具钢CX2344分别进行取样检测。
1、化学成分检测
检测结果如下表1所示：
表1化学成分检测结果(％)
| 化学成分 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| C | 0.38 | 0.39 | 0.38 | 0.41 | 0.36 |
| Si | 0.94 | 0.91 | 1.08 | 0.81 | 1.16 |
| Mn | 0.45 | 0.48 | 0.42 | 0.58 | 0.32 |
| S | 0.112 | 0.118 | 0.095 | 0.0125 | 0.08 |
| P | 0.018 | 0.015 | 0.018 | 0.013 | 0.015 |
| Cr | 5.07 | 5.12 | 4.93 | 4.72 | 5.48 |
| Ni | 0.25 | 0.22 | 0.23 | 0.27 | 0.24 |
| V | 0.95 | 0.85 | 1.08 | 1.13 | 0.83 |
| Mo | 1.54 | 1.60 | 1.48 | 1.68 | 1.63 |
| Al | 0.024 | 0.020 | 0.023 | 0.016 | 0.033 |
| H | 0.0003 | 0.002 | 0.003 | 0.004 | 0.003 |
| O | 0.003 | 0.002 | 0.002 | 0.001 | 0.002 |
| N | 0.015 | 0.018 | 0.013 | 0.015 | 0.016 |
| Fe | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 |
2、非金属夹杂物
2.1按照ASTM E45-2018标准检测的A法检测各类非金属夹杂物(粗系和细系)
2.2结果如下表2所示：
表2非金属夹杂物的检测结果
2.3按照NADCA#207-2003标准评级图评级。
2.4结果如下表3和图1-图3所示：
表3检测结果
| 是否合格 | |
| 实施例1 | AS2，100％合格 |
| 实施例2 | AS4，100％合格 |
| 实施例3 | AS5，100％合格 |
| 实施例4 | AS3，100％合格 |
| 实施例5 | AS4，100％合格 |
3、超声波探伤
3.1按照GB/T6402-2008标准4级100％探伤。
3.2结果如下表4所示：
表4超声波探伤检测结果
| 是否合格 | |
| 实施例1 | 4级，100％合格 |
| 实施例2 | 4级，100％合格 |
| 实施例3 | 4级，100％合格 |
| 实施例4 | 4级，100％合格 |
| 实施例5 | 4级，100％合格 |
4、金相检测
实施例1-3中金相检测结果如图4-图6所示，检测结果均符合北美压铸协会标准NADCA#207-2003。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种硫系易切削热作模具钢CX2344的制备方法，其特征在于：所述硫系易切削热作模具钢CX2344包括下述重量百分比的化学成分：
C含量0.36%-0.42%，Si含量0.80%-1.20%，Mn含量0.30%-0.60%，S含量0.08%-0.13%，P含量≤0.020%，Cr含量4.70%-5.50%，Ni含量≤0.30%，V含量0.80%-1.20%，Mo含量1.45%-1.75%，Al含量0.015%-0.035%，H含量≤0.0004%，O含量≤0.0030%，N含量≤0.0200%，余量为Fe；
所述硫系易切削热作模具钢CX2344的制备包括冶炼工序、锻造工艺和热处理工序；且，在冶炼浇注的钢锭凝固后，在钢锭温度≤1300℃时，红送钢锭进行锻造处理，保持锻造温度≥900℃；进行锻造处理时，锻造温度为1260-950℃；锻造工序完成后利用锻件的锻后余热进入退火炉中进入热处理工序；
硫系易切削热作模具钢CX2344的制备具体包括下述步骤：
S1、冶炼
S11、按上述化学成分进行原料的配料，并将原料中的铁合金进行高温烘烤；
S12、进入电炉，冶炼前钢包清理干净，烘烤良好，电炉内原料装入前要吹灰，严防增碳；按当次炼钢总量，垫石灰15-17Kg/T，然后加入步骤S11中配得的原料进行熔化，熔化的过程中加造渣剂进行造渣，避免钢液裸露，造渣剂的加入量按当次炼钢总量以1.5-2.0kg/T加入；并用钙线扩散脱氧，钙线的加入量按当次炼钢总量以4.8-5.2m/T加入；当冶炼温度≥1620℃，双管抬吹，打开野风阀对电缆及炉盖提升缸打水降温，并控制终点碳含量为0.18%；然后进入还原期，还原期采用的还原法为：按当次炼钢总量，加烘烤石灰18-22Kg/T、脱氧剂2-4kg/T进行预还原，脱氧剂的加入是成渣后从炉门加入，吹入氩气搅拌≥10min，彻底还原；出钢前调Si含量至0.95%，出钢滗渣；
S13、进入LF炉，按当次炼钢总量，向LF炉内加烘烤石灰18-22Kg/T、帽渣 5.5-6.5Kg/T、加火砖1.5-2.5Kg/T、脱氧剂2.5Kg/T进行造白渣,控制白渣精炼时间≥30min，在保持白渣精炼的过程中，持续补加脱氧剂以维持强烈还原气氛；化清测温≥1560℃时取样，并按照各化学成分的含量要求进行化学成分的调整；调整完成至少10min后，进行倒渣、抽真空；再次取样，调整化学成分控制目标值为：C含量为0.42%、Si含量为0.90%、Mn含量为0.45%、Cr含量为4.90%、Mo含量为1.44%、V含量为0.83%、S含量为0.095%；调整化学成分后，测温度达到1700℃时，喂Al线至Al含量为0.11％，加火砖块，破渣彻底，加硫芯线至S含量为0.095%；
S14、进入 VD 炉，控制极限真空压力≤67Pa，时间≥12min；吊包温度1550℃-1555 ℃；
S15、浇注，做好钢锭模的清洁工作，确保浇注系统清洁、干燥，浇注前向注管和模内充氩3分钟，保护渣2kg/支；浇注时，吊包温度1550℃-1555 ℃；控制注温、注速，控制注温1550℃-1555℃，且浇注时均匀喂镧铈混合稀土金属0.3-0.5Kg/T ；
S2、锻造
S21、第一序：在钢锭温度≤1300℃时，红送钢锭至煤气加热炉段加热至1190-1210℃，并按钢锭厚度每毫米保温2.5-3分钟，保温结束后第一序为压钳把Φ400mmX650mm，错净水口，拔长滚圆至两端一样尺寸，锻造变形量≤10%，使钢锭表面形成压应力；回炉加热至1190-1210℃，并按钢锭厚度每毫米保温1.5-2分钟；
S22、第二序：镦粗至高度H=950mm，再拔长820mm并倒角，回炉加热至1190-1210℃，按钢锭厚度每毫米保温1.5-2分钟；
S23、第三序：镦粗至高度H=950mm，压扁700mm，翻90度，再压820mm并倒角，回炉加热至1190-1210℃，并按钢锭厚度每毫米保温1.5-2分钟；
S24、第四序：镦粗至高度H=950mm，压扁700mm，翻90度，再压820mm并倒角，回炉加热至1190-1210℃，并按钢锭厚度每毫米保温1.5-2分钟；
S25、第五序：镦粗至高度H=800mm，拔长、修整各部位到尺，完成锻造，得到锻件；
S3、热处理
锻后利用锻件的锻后余热进入退火炉中，进行退火，退火温度为850-870℃，保温时间按锻件厚度每毫米保温2.5-3.5分钟；保温结束后进行空冷，得到退火锻件；
S4、机械加工
按照加工尺寸预留余量进行机械加工，得到机械加工后的模具钢板料；
S5、超细化晶粒处理
淬火：加热到1030℃，保温时间按板料的有效厚度每毫米保温1-2分钟，淬入油中，150℃-170℃出油，装入回火炉中，回火，回火温度为730℃-750℃，保温时间按板料的有效厚度每毫米保温2.5-3.0分钟，然后出炉空冷，空冷结束后得到硫系易切削热作模具钢CX2344。
2.根据权利要求1所述的硫系易切削热作模具钢CX2344的制备方法，其特征在于：各化学成分的重量百分比分别为：C含量0.38%-0.40%，Si含量0.90%-1.10%，Mn含量0.40%-0.50%，S含量0.10%-0.12%，P含量≤0.020%，Cr含量5.00%-5.20%，Ni含量≤0.30%，V含量0.90%-1.10%，Mo含量1.55%-1.65%，Al含量0.020%-0.030%，H含量≤0.0004%，O含量≤0.0030%，N含量≤0.0200%，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的硫系易切削热作模具钢CX2344的制备方法，其特征在于：各化学成分的重量百分比分别为：C含量0.39%，Si含量1.00%，Mn含量0.45%，S含量0.11%，P含量≤0.020%，Cr含量5.10%，Ni含量≤0.30%，V含量1.00%，Mo含量1.60%，Al含量0.025%，H含量≤0.0004%，O含量≤0.0030%，N含量≤0.0200%，余量为Fe。
4.根据权利要求1所述的硫系易切削热作模具钢CX2344的制备方法，其特征在于：所述步骤S11中，铁合金进行高温烘烤是将铁合金放入烘烤炉加热到730-780℃，并在温度为730-780℃至少保温6h。
5.根据权利要求1所述的硫系易切削热作模具钢CX2344的制备方法，其特征在于：所述步骤S12中，所述造渣剂为氧化钙和三氧化铝的混合物，氧化钙和三氧化铝的质量比为3.5-4.5:1。
6.根据权利要求1所述的硫系易切削热作模具钢CX2344的制备方法，其特征在于：所述步骤S12中，进行预还原时加入的脱氧剂为Fe-Si粉。
7.根据权利要求1所述的硫系易切削热作模具钢CX2344的制备方法，其特征在于：所述步骤S13中，加入的脱氧剂为Fe-Si粉。
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| GR01 | Patent grant | ||
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