250°C以下，再送退火爐；
步驟F.等溫球化退火處理:退火爐第一階段等溫退火溫度為830~850°C，第一階段退火時間為6小時，退火爐第二階段等溫退火溫度為730~750°C，第二階段退火時間為10小時，隨后隨爐冷卻至室溫；
步驟G.淬火及回火熱處理:將等溫球化退火處理過的鋼錠淬火，淬火溫度為1020°C，采用油淬，在600°C進行兩次回火，每次回火2小時。
[0020]實施例2
抗熱疲勞高性能熱作模具鋼基體由下述質量百分比的組分組成:C 0.25%，Si 0.35%，Μη 0.70%，Cr 4.00%，Mo 1.80%，ff 0.60%，V 0.40%，P 0.01%，S 0.003%，Nb 0.10% ;其余為
Fe0
[0021]一種抗熱疲勞高性能熱作模具鋼的制造工藝具有以下步驟:
步驟A.冶煉:按上述的組分組成在電弧爐中進行熔煉，熔煉溫度大于1500°C，澆鑄成Φ 400mm~Φ 450mm鋼錠并空冷；將澆鑄后的鋼錠作為自耗電極放置于電渣重熔裝置中，進行電渣重熔，化渣電壓56~62V，電流3000~5000A，電制度電壓57~59V，電流11000~12000A，封頂電壓57~59V，持續35~50分鐘，電渣重熔成1000Kg~15000Kg鋼錠；
步驟B.高溫擴散熱處理:將電渣重熔后的鋼錠加熱至1240°C~1260°C進行高溫擴散熱處理，保溫15小時，均勻組織，改善合金成分偏析和消除液析碳化物；
步驟C.鍛造熱加工:將上述高溫擴散熱處理的鋼錠降溫至1150~1250°C溫度范圍內進行多向鍛造加工，采用兩鐓兩拔鍛造方式，鍛造壓縮比多3，總鍛比多6，終鍛溫度多900°C ;
步驟D.鍛后冷卻:鍛造熱加工以后采用控制冷卻，保證鋼錠以一定的冷速快速冷卻，至溫度降低到200°C以下裝退火加熱爐；
步驟E.二次碳化物超細化熱處理:將冷卻后的鋼錠再次加熱，加熱溫度為IlOOcC，保溫10小時，然后快冷(油冷或水冷)至250°C以下，再送退火爐；
步驟F.等溫球化退火處理:退火爐第一階段等溫退火溫度為830~850°C，第一階段退火時間為6小時，退火爐第二階段等溫退火溫度為730~750°C，第二階段退火時間為10小時，隨后隨爐冷卻至室溫；
步驟G.淬火及回火熱處理:將等溫球化退火處理過的鋼錠淬火，淬火溫度為1020°C，采用油淬，在600°C進行兩次回火，每次回火2小時。
[0022]實施例3
抗熱疲勞高性能熱作模具鋼基體由下述質量百分比的組分組成:C 0.15%，Si 0.32%，Mn 0.50%，Cr 4.00%，Mo 1.50%，W 0.50%，V 0.60%，P 0.01%，S 0.01%，Nb 0.10% ;其余為
Fe0
[0023]一種抗熱疲勞高性能熱作模具鋼的制造工藝具有以下步驟:
步驟A.冶煉:按上述的組分組成在電弧爐中進行熔煉，熔煉溫度大于1500°C，澆鑄成Φ 400mm~Φ 450mm鋼錠并空冷；將澆鑄后的鋼錠作為自耗電極放置于電渣重熔裝置中，進行電渣重熔，化渣電壓56~62V，電流3000~5000A，電制度電壓57~59V，電流11000~12000A，封頂電壓57~59V，持續35~50分鐘，電渣重熔成1000Kg~15000Kg鋼錠；
步驟B.高溫擴散熱處理:將電渣重熔后的鋼錠加熱至1240°C~1260°C進行高溫擴散熱處理，保溫15小時，均勻組織，改善合金成分偏析和消除液析碳化物；
步驟C.鍛造熱加工:將上述高溫擴散熱處理的鋼錠降溫至1150~1250°C溫度范圍內進行多向鍛造加工，采用兩鐓兩拔鍛造方式，鍛造壓縮比多3，總鍛比多6，終鍛溫度多900°C ;
步驟D.鍛后冷卻:鍛造熱加工以后采用控制冷卻，保證鋼錠以一定的冷速快速冷卻，至溫度降低到200°C以下裝退火加熱爐；
步驟E.二次碳化物超細化熱處理:將冷卻后的鋼錠再次加熱，加熱溫度為IlOOcC，保溫10小時，然后快冷(油冷或水冷)至250°C以下，再送退火爐；
步驟F.等溫球化退火處理:退火爐第一階段等溫退火溫度為830~850°C，第一階段退火時間為6小時，退火爐第二階段等溫退火溫度為730~750°C，第二階段退火時間為10小時，隨后隨爐冷卻至室溫；
步驟G.淬火及回火熱處理:將等溫球化退火處理過的鋼錠淬火，淬火溫度為1020°C，采用油淬，在600°C進行兩次回火，每次回火2小時。
[0024]本發明抗熱疲勞高性能熱作模具鋼經過上述冶煉及熱加工和熱處理后，最終成品規格為(長*寬*高)4000mm*800mm*300mm模塊，取樣進行性能測試:
相變點:Acl、Ac3、和Ms點測試結果分別為820°C、890°C和280°C ； 回火特性:在1030°C淬火后的回火硬度隨回火溫度變化的特性曲線如附圖1所示；
硬度測試:淬火硬度:56.2HRC ;回火硬度:50HRC ;
退火組織:本發明鋼的退火組織如附圖2所示；
沖擊韌性實驗:在還料上取橫向沖擊試樣，試樣尺寸為7mmX 10mmX55mm (采用北美壓鑄協會標準)，室溫沖擊功值:多280J ；
熱穩定性:本發明熱作模具鋼在620°C條件下與H13鋼進行穩定性對比實驗，H13鋼經過淬回火處理之后使其硬度值與本發明鋼一樣，均為50HRC，雖然實驗開始前本發明熱作模具鋼與H13鋼硬度值一致，但在620°C下，從進行20個小時熱穩定性實驗硬度變化情況來看，本發明的熱作模具鋼優于H13鋼；
熱疲勞性能測試:在室溫~700°C條件下進行冷熱循環，經過3000次冷熱循環后，對比本發明熱作模具鋼與H13鋼的熱疲勞表面形貌和截面硬度梯度；本發明熱作模具鋼熱疲勞實驗后，表面裂紋十分均勻、細小，在表面上沒有看到比較大的主裂紋的形成。而H13鋼的表面裂紋成網狀，且其中存在幾條寬度較大的的主裂紋，裂紋之間相互貫通，呈開裂狀。另夕卜，從截面硬度梯度分布可以看出H13鋼的硬度下降顯著于本發明熱作模具鋼。二者對比可以看出，本發明熱作模具鋼的熱疲勞性能強于H13鋼。
[0025]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.一種抗熱疲勞高性能熱作模具鋼，其特征在于:模具鋼基體由下述質量百分比的組分組成: C0.15%~0.30% ； Si0.00%~0.40% ； Μη0.30%~1.00% ； Cr3.50%~4.50% ； Mo1.50%~2.00% ； ff 0.20%~1.00% ； V0.40%~0.80% ； P0.00%~0.02% ； S0.00%~0.02% ； Nb0.00%~0.15% ； 其余為Fe。2.根據權利要求1所述的一種抗熱疲勞高性能熱作模具鋼，其特征在于:所述的模具鋼基體由下述質量百分比的組分組成: C0.25% ； Si0.30% ； Μη0.60% ； Cr4.00% ； Mo1.80% ； ff 0.60% ； V0.50% ； P0.000%~0.007% ； S0.00%~0.003% ； Nb0.15% ； 其余為Fe。3.—種制造權利要求1或2所述的抗熱疲勞高性能熱作模具鋼的工藝，其特征在于:該制造工藝具有以下步驟: 步驟A.冶煉:按抗熱疲勞高性能熱作模具鋼基體由下述質量百分比組分的組成:C0.15%~0.30% ；Si 0.00%~0.40% ；Μη 0.30%~1.00% ；Cr 3.50%~4.50% ；Mo 1.50%~2.00% ；ff 0.20%~1.00% ；V 0.40%~0.80% ；P 0.00%~0.02% ；S 0.00%~0.02% ；Nb 0.00%~0.15% ；其余為Fe，進行配料、電弧爐熔渣和精煉，然后進行二次電渣重溶，得到鋼錠； 步驟B.高溫擴散熱處理:將步驟A處理后的鋼錠高溫加熱，保持溫度為1100~1280°C，保溫10~15小時； 步驟C.鍛造熱加工:將步驟B處理后的鋼錠降溫至1150~1250°C溫度范圍內進行多向鍛造加工，采用兩鐓兩拔鍛造方式，鍛造壓縮比多3，總鍛比多6，終鍛溫度多900°C ; 步驟D.鍛后冷卻:將步驟C處理后的鋼錠采用控制冷卻，保證鋼錠以一定的冷速快速冷卻，至溫度降低到200°C以下裝退火加熱爐； 步驟E.二次碳化物超細化熱處理:將步驟D處理后的鋼錠再次加熱，加熱溫度為950~1150°C，保溫5~10小時，然后快冷至250°C以下，再送退火爐； 步驟F.等溫球化退火處理:退火爐第一階段等溫退火溫度為830~850°C，第一階段退火時間為5~10小時，退火爐第二階段等溫退火溫度為730~750°C，第二階段退火時間為10-20小時； 步驟G.淬火及回火熱處理:將步驟F處理后的鋼錠再次加熱至950~1100°C，再采用油冷或水霧冷卻至250°C以下，隨后進行回火處理，回火2~3次，每次回火溫度540°C -630°C,每次回火保持2~4小時。4.根據權利要求3所述一種抗熱疲勞高性能熱作模具鋼的制造工藝，其特征在于:所述的步驟B.高溫擴散熱處理，鋼錠升溫過程中分多級升溫，保證鋼錠內外溫度均勻，SP分別在600°C、800°C和1000°C高溫，高溫擴散熱處理后在1100°C ~1150°C溫度保溫，保溫10-15小時后，待鋼錠溫度均勻后進行鍛造熱處理。5.根據權利要求3所述一種抗熱疲勞高性能熱作模具鋼的制造工藝，其特征在于:所述步驟E的快冷是油冷或水冷中的一種。
【專利摘要】本發明涉及一種抗熱疲勞高性能熱作模具鋼及其制造工藝，屬合金鋼制造工藝技術領域，這種抗熱疲勞高性能熱作模具鋼基體由下述質量百分比的組分組成：C？0.15%~0.30%；？Si？0.00%~0.40%；Mn？0.30%~1.00%；Cr？3.50%~4.50%；Mo？1.50%~2.00%；W？0.20%~1.00%；V？0.40%~0.80%；P？0.00%~0.02%；S？0.00%~0.02%；Nb？0.00%~0.15%；其余為Fe，本發明抗熱疲勞高性能熱作模具鋼的制備過程如下：配料、冶煉、澆濤，然后電渣重熔；高溫擴撒熱熱處理，然后多向鍛造熱加工，及鍛后控制冷卻；再進行二次碳化物細化熱處理和等溫退火處理；最后進行淬火和回火熱處理，即將其加熱至950～1100℃進行奧氏體化，經過油冷或水霧冷卻后，在540℃～630℃進行兩至三次回火，本發明的熱作模具鋼具有高的抗熱疲勞性能、高熱穩定性、以及高韌性。
【IPC分類】C22C38/26, C22C33/04
【公開號】CN105274437
【申請號】CN201510643911
【發明人】周青春, 徐衛明, 顧金才, 葛建輝, 錢強, 趙博偉, 丁勇, 王小飛, 任志強
【申請人】如皋市宏茂重型鍛壓有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年10月8日