如何选择模具钢的冶炼工艺？

1.模具钢的冶金质量控制重点

根据不同种类模具钢的特性和对冶金质量的要求，归纳为以下质量控制重点：

（1）准确控制钢的化学成分 化学成分的控制要点包括：碳化物形成元素与含碳量的平衡与控制；钢中硅、锰元素含量的控制；沉淀硬化钢中铝、钛元素的控制；降低合金元素的偏析等。

（2）钢中碳化物和晶粒度的冶金控制 高碳高合金模具钢中，一次碳化物的细化和分布均匀性的控制；晶粒度大小及其均匀性的控制等。

（3）钢中非金属夹杂物的控制 降低夹杂物的数量，控制夹杂物的形态，细化夹杂物的尺寸。减少夹杂物对钢的疲劳强度、高温裂纹、表面抛光性能等影响。

（4）降低有害杂质在钢中的含量 为了提高模具钢的纯净度，以改善钢的塑性和韧性等性能，必须尽量降低磷、硫及有色金属元素的含量。

2.模具钢的冶炼工艺选择

由于模具钢的种类多、用途广，对钢的质量要求不同。因此，应当提供多种冶炼工艺方法来满足要求。常用的冶炼工艺方法有：中频感应炉冶炼、真空感应炉冶炼，以及由这两种冶炼方法与电渣重熔组合的双联法等。下面介绍上述基本冶炼方法在生产模具钢时的特点。

（1）中频感应炉冶炼模具钢的特点 用于冶炼模具钢时，中频感应炉冶炼具有以下特点。

1）能经济有效地回收模具钢返回料。生产中大量的报废模具，可以通过中频感应炉冶炼，回收利用其中的铬、镍、钨、钼、钒等资源。从而节约资源，降低生产成本。

2）降低模具钢中的磷、硫含量。中频感应炉利用喷粉技术，可以实现对高碳、高铬模具钢脱磷。利用还原渣和沉淀脱硫工艺，对多种模具钢进行脱硫，配合电渣重熔可以生产出磷硫总量（质量分数）小于0.015%的纯净模具钢。

3）便于控制模具钢的化学成分。对钢中主要元素含量易于控制，冶炼过程取样便利，调整元素含量方便，冶炼使用返回料时尤其重要。

4）生产费用低。与真空感应炉冶炼相比，中频感应炉的生产费用仅为其三分之一。(www.xing528.com)

5）冶金产品质量存在的问题。钢中非金夹杂物含量高，碳化物不均匀，杂质元素偏析等。

（2）真空感应炉冶炼模具钢的特点 用于冶炼模具钢时，真空感应炉冶炼具有以下特点。

1）钢中非金属夹杂物含量低。因为钢液在真空下利用碳脱氧，脱氧产物为CO气体，不污染钢液。因此显著降低了钢中非金属夹杂物含量，特别是氧化物夹杂含量。这对冶炼镜面塑料模具钢尤其重要。

2）降低钢中气体含量，提高钢的纯净度。由于真空感应炉在真空下熔化、精炼和浇注时，钢液中[O]、[H]、[N]含量很低。冶炼合金模具钢时，钢中含[H]≤2×10^-6（质量分数，下同）、[O]≤20×10^-6、[N]≤30×10^-6，显著地提高了钢的纯净度，改善了钢的塑性和韧性。

3）准确地控制钢的化学成分。在真空下熔化和冶炼，隔离了大气的影响。合金元素很少氧化，可以准确地控制元素含量。对准确控制模具钢中碳与碳化物形成元素Cr、W、V含量具有重要作用。

4）冶金产品质量存在的问题。钢锭质量差与中频感应炉相同，存在碳化物的不均匀和杂质元素的偏析等。

5）生产费用高。真空感应炉的设备投资为中频感应炉的3～5倍，维护和管理费用高。只适合冶炼产品等级较高的模具钢，如镜面塑料模具钢等。

（3）电渣重熔模具钢的特点 电渣重熔是二次精炼手段，在模具钢生产中得到比较广泛的应用。电渣重熔模具钢具有以下特点。

1）降低钢中非金属夹杂物含量。在电渣重熔高温熔渣的渣洗作用和自耗电极末端薄层熔化机制的共同作用之下，钢中的夹杂物数量显著下降。这对改善模具钢的韧性，提高耐疲劳性能和抛光性能起着重要的作用。

2）改善碳化物的不均匀性。电渣钢锭的凝固方式有利于钢中碳化物的均匀分布。这种浅熔池快速凝固，极大地提高了碳化物、夹杂物和合金元素分布的均匀性，显著降低了模具钢纵、横向性能的差异，对提高模具寿命起着重要作用。

3）改善钢锭表面质量，提高成材率。模具钢通过电渣重熔，使钢锭表面平滑少缺陷，减少修磨量，加上减少了冒口切除量，提高了成材率。

总之，充分地利用三种冶炼方法的优点，针对不同要求，选择合理组合，生产优质产品。