一種耐高溫合金模具鋼的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及模具材料領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種耐高溫合金模具鋼。
【背景技術(shù)】
[0002]模具選材是整個(gè)模具制作過(guò)程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)模具選材需要滿足三個(gè)原貝1J，模具滿足耐磨性、強(qiáng)韌性等工作需求，模具滿足工藝要求，同時(shí)模具應(yīng)滿足經(jīng)濟(jì)適用性。坯料在模具型腔中塑性變性時(shí)，沿型腔表面既流動(dòng)又滑動(dòng)，使型腔表面與坯料間產(chǎn)生劇烈的摩擦，從而導(dǎo)致模具因磨損而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之
O
[0003]硬度是影響耐磨性的主要因素。一般情況下，模具零件的硬度越高，磨損量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性還與材料中碳化物的種類(lèi)、數(shù)量、形態(tài)、大小及分布有關(guān)。模具的工作條件大多十分惡劣，有些常承受較大的沖擊負(fù)荷，從而導(dǎo)致脆性斷裂。為防止模具零件在工作時(shí)突然脆斷，模具要具有較高的強(qiáng)度和韌性。模具的韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度及組織狀態(tài)。當(dāng)模具的工作溫度較高，會(huì)使硬度和強(qiáng)度下降，導(dǎo)致模具早期磨損或產(chǎn)生塑性變形而失效。因此，模具材料應(yīng)具有較高的抗回火穩(wěn)定性，以保證模具在工作溫度下，具有較高的硬度和強(qiáng)度。模具的制造一般都要經(jīng)過(guò)鍛造、切削加工、熱處理等幾道工序。為保證模具的制造質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，其材料應(yīng)具有良好的可鍛性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；還應(yīng)具有小的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開(kāi)裂傾向。
[0004]現(xiàn)有的耐熱模具大多采用鋼制件，但對(duì)于導(dǎo)熱要求高的模具，鋼制模具和石墨模具比起來(lái)差距很大，而高性能的耐熱鋼成本高，且成型差，鑄鐵成型優(yōu)異，導(dǎo)熱性能好，但機(jī)械性能差，加工性能差，生產(chǎn)效率低加工困難，現(xiàn)有專(zhuān)利中有相關(guān)的發(fā)明針對(duì)高溫耐熱模具鋼做出了改進(jìn)。
[0005]中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，申請(qǐng)?zhí)?01210408914.2，公開(kāi)日2013年2月6日，公開(kāi)了一種耐熱耐磨的模具材料，組成比例為1.2-3.5%C ；1.0-3.5%Si ；0.5-1.2%Mn ； ( 0.02%S ；0.3-1.0%Cu ；0.5-5.0%Cr ；0.5-3.0%A1 ;其余為Fe。上述材料導(dǎo)熱性能優(yōu)于鋼而機(jī)械心能接近于鋼，其化學(xué)性能穩(wěn)定不沾污鋁液和耐磨性能好，材料中使用石墨是模具材料導(dǎo)熱性能有輛，石墨細(xì)小及其末端圓鈍能保證材料機(jī)械性能略微降低，材料所加入的適量合金元素，那么在制作模具時(shí)使模具熱處理后內(nèi)腔形成一層與鋁及其合金液不侵潤(rùn)的保護(hù)膜，在使用過(guò)程中內(nèi)腔膜破損處會(huì)不斷產(chǎn)生新的保護(hù)膜，所以能耐住鋁液侵蝕。本發(fā)明的材料中Cr元素與碳形成金屬化合物從而使得模具具有優(yōu)良的耐磨性能，材料中石墨是優(yōu)良固體潤(rùn)滑劑從而能減少磨損，能減少鋁極其合金的表面磨損。但其使用的石墨使得模具的硬度在一定程度上有所降低，在針對(duì)硬度制作要求高的模具時(shí)候達(dá)不到所需要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]1.要解決的技術(shù)問(wèn)題針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的現(xiàn)有申旲具鋼的初度、強(qiáng)度低和耐熱性尚等綜合性能不能滿足冋題，本發(fā)明提供了一種耐高溫合金模具鋼，它可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)耐高溫的模具鋼材料具有良好的強(qiáng)度和韌性，且耐熱性好，成本低。
[0007]2.技術(shù)方案
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0008]一種耐高溫合金模具鋼，所述的質(zhì)量比例如下，
C1.5%-1.8%
Si0.5%-6%
Mn0.2%-0.6%
Al0.6%-3.2%
Cr3%-6%
Mo0.5%-0.6%
S0.1%-0.2%
B0.01%-0.2%
Ni0.1%-0.2%
其余為Fe。
[0009]更進(jìn)一步的，根據(jù)上述所述的耐高溫合金模具鋼，其優(yōu)選的質(zhì)量比例如下:
C1.6%
Si3%
Mn0.5%
Al2%
Cr3%
Mo0.5%
S0.15%
B0.08%
Ni0.1%
其余為Fe。
[0010]更進(jìn)一步的，所述的耐高溫合金模具鋼還包括0.01%-0.02%的磷P。
[0011]更進(jìn)一步的，所述的耐高溫合金模具鋼還包括0.005%的稀土元素。
[0012]3.有益效果
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
(1)一定程度加入Cr可以使得合金鋼在高溫下具有抗氧化性能，且其熱腐蝕性能大大提高，其與C結(jié)合可以形成硬質(zhì)化合物，使得其具有良好的耐磨性和韌性；
(2)其中加入了Al和合金結(jié)合可以形成一定的保護(hù)膜防止在工作時(shí)被腐蝕，可以在采用上述的配比可以使得合金鋼在高溫下具有良好的硬度和耐腐蝕性；
(3)在材料中加入一定量的稀土，對(duì)提高合金的抗氧化性能好，對(duì)疲勞裂紋的擴(kuò)展，有所改善，具有很長(zhǎng)的使用壽命和韌性。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合具體的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0014]實(shí)施例1
一種耐高溫合金模具鋼，其特征在于，所述的質(zhì)量比例如下，
C1.5%
Si0.5%
Mn0.2%
Al0.6%
Cr6%
Mo0.6%
S0.1%
B0.01%
Ni0.2%
Fe90.29%o
[0015]采用一定量的C在鋼坯行程中可以提高剛才的塑形和耐高溫強(qiáng)度。
[0016]加入Si是為了保證其進(jìn)行熱處理時(shí)候的穩(wěn)定性和鋼坯的強(qiáng)度，保證其有很好的高溫強(qiáng)度和高溫硬度，在熱處理時(shí)候穩(wěn)定性好。
[0017]采用了 Mo提高鋼在高溫下的熱強(qiáng)度?？梢苑乐逛摬倪^(guò)熱造成的不穩(wěn)定性。
[0018]加入Cr可以使得合金鋼在高溫下具有抗氧化性能，且其熱腐蝕性能大大提高，其與C結(jié)合可以形成硬質(zhì)化合物，使得其具有良好的耐磨性和韌性。
[0019]采用一定量的B可以使得合金鋼內(nèi)部延展性好，其提高了合金的高溫耐久性能。
[0020]其中加入了 Al和合金結(jié)合可以形成一定的保護(hù)膜防止在工作時(shí)被腐蝕，可以在采用上述的配比可以使得合金鋼在高溫下具有良好的硬度和耐腐蝕性。本發(fā)明使用了一定的B、Al、Mo、Cr材料使得合金鋼材具有很好的耐高溫特性，且在有高溫特性下具有良好的硬度和可加工性，成本低，客推廣性強(qiáng)，是良好的鍛造高溫模具的理想材料。
[0021]一種耐高溫合金模具鋼的制備方法，其步驟如下:
(A)稱(chēng)取Cl.5% ；Si 0.5%% ；Mn0.2% ；A10.6% ；Cr6% ；Mo0.6% ；S0.1% ；B0.01% ；Ni 0.2%，F(xiàn)e90.29% ；
(B)將上述各種原料進(jìn)行熔煉，熔煉后熱軋成胚料；
(C)將上一步驟獲得的胚料進(jìn)行固溶處理:將胚料加熱至1000-1100°C進(jìn)行保溫3-6小時(shí)，采用油冷冷卻至室溫，油冷為分級(jí)保溫，油冷保溫溫度為250-300°C ;加熱過(guò)程中，設(shè)置880°C保溫臺(tái)階，保溫0.5小時(shí)；
(D)對(duì)上述鋼坯進(jìn)行淬火處理；
(E)回火，將上一步驟獲得胚料加熱至700-710°C，保溫10小時(shí)，采用空冷進(jìn)行降至室溫。
[0022]實(shí)施例2
一種耐高溫合金模具鋼，其特征在于，所述的質(zhì)量比例如下，
C1.8%
Si6%
Mn0.6%
Al3.2% Cr3%
Mo0.5%
S0.2%
B0.2%
Ni0.1%
P0.01%
稀土0.005%
Fe84.385%。
[0023]加入P使得合金鋼的抗疲勞度和機(jī)械性能好。
[0024]還有少量的稀土元素，在材料中加入一定量的稀土，對(duì)提高合金的抗氧化性能好，對(duì)疲勞裂紋的擴(kuò)展，有所改善，具有很長(zhǎng)的使用壽命和韌性。
[0025]一種耐高溫合金模具鋼的制備方法，其步驟如下:
(A)稱(chēng)取Cl.8% ；Si6% ；Mn0.6% ；A13.2% ；Cr3% ；Mo0.5% ；S0.2% ；B0.2% ；Ni 0.1% ；P0.01% ;稀土 0.005% ；Fe 83.385% ；
(B)將上述各種原料進(jìn)行熔煉，熔煉后熱軋成胚料；
(C)將上一步驟獲得的胚料進(jìn)行固溶處理:將胚料加熱至1000-1100°C進(jìn)行保溫3-6小時(shí)，采用空冷冷卻至室溫；加熱過(guò)程中，設(shè)置880°C保溫臺(tái)階，保溫I??；
(D)對(duì)上述鋼坯進(jìn)行淬火處理；
(E)回火，將上一步驟獲得胚料加熱至700-710°C，保溫10小時(shí)，采用空冷進(jìn)行降至室溫。
[0026](F) 二次回火，第二次回火溫度為680_690°C，回火時(shí)間為10小時(shí)。
[0027]二次回火，使得合金鋼具有更好的內(nèi)部韌性，塑性更好。
[0028]實(shí)施例3
一種耐高溫合金模具鋼，其特征在于，所述的質(zhì)量比例如下，
C1.6%
Si4%
Mn0.3%
Al1.5%
Cr5%
Mo0.5%
S0.2%
B0.1%
Ni0.1%
P0.02%
稀土0.005%
Fe86.675%。
[0029]一種耐高溫合金模具鋼的制備方法，其步驟如下:
(A)稱(chēng)取 Cl.6% ；Si4% ；Mn0.3% ；A11.5% ；Cr5% ；Mo0.5% ；S0.2% ；B0.1% ；Ni 0.1% ；P0.02% ;稀土 0.005% ；Fe 86.675% ； (B)將上述各種原料進(jìn)行熔煉，熔煉后熱軋成胚料；
(C)將上一步驟獲得的胚料進(jìn)行固溶處理:將胚料加熱至1000-1100°c進(jìn)行保溫3-6小時(shí)，采用油冷冷卻至室溫，油冷為分級(jí)保溫，油冷保溫溫度為250-300°C ;加熱過(guò)程中，設(shè)置880 C保溫臺(tái)階，保溫I小時(shí)。
[0030](D)對(duì)上述鋼坯進(jìn)行淬火處理；
(E)回火，將上一步驟獲得胚料加熱至700-710°C，保溫10小時(shí)，采用空冷進(jìn)行降至室溫。
[0031](F) 二次回火，第二次回火溫度為680_690°C，回火時(shí)間為10小時(shí)。
[0032]實(shí)施例4
一種耐高溫合金模具鋼，其質(zhì)量比例如下:
C1.6%
Si3%
Mn0.5%
Al2%
Cr3%
Mo0.5%
S0.15%
B0.08%
Ni0.1%
Fe89.07%
一種耐高溫合金模具鋼的制備方法，其步驟如下:
(A)稱(chēng)取Cl.6% ；Si3% ；Mn0.5% ；A12% ；Cr3% ；Mo0.5% ；S0.15% ；B0.08% ；Ni 0.1% ； Fe89.07% ；
(B)將上述各種原料進(jìn)行熔煉，熔煉后熱軋成胚料；
(C)將上一步驟獲得的胚料進(jìn)行固溶處理:將胚料加熱至1000-1100°C進(jìn)行保溫3-6小時(shí)，采用油冷冷卻至室溫，油冷為分級(jí)保溫，油冷保溫溫度為250-300°C ;加熱過(guò)程中，設(shè)置880 C保溫臺(tái)階，保溫I小時(shí)；
(D)對(duì)上述鋼坯進(jìn)行淬火處理；
(E)回火，將上一步驟獲得胚料加熱至700-710°C，保溫10小時(shí)，采用空冷進(jìn)行降至室溫。
[0033]以上示意性地對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒(méi)有限制性，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本專(zhuān)利的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種耐高溫合金模具鋼，其特征在于，所述的質(zhì)量比例如下， C1.5%-1.8% Si0.5%-6% Mn0.2%-0.6% Al0.6%-3.2% Cr3%-6% Mo0.5%-0.6% S0.1%-0.2% B0.01%-0.2% Ni0.1%-0.2% 其余為Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐高溫合金模具鋼，其優(yōu)選的質(zhì)量比例如下: C1.6% Si3% Mn0.5% Al2% Cr3% Mo0.5% S0.15% B0.08% Ni0.1% 其余為Fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫合金模具鋼，其特征在于:所述的模具材料還包括.0.01%-0.02% 的磷 P。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種耐高溫合金模具鋼，屬于模具材料領(lǐng)域。包含C1.5％-1.8％；Si0.5％-6％；Mn0.2％-0.6％；Al0.6％-3.2％；Cr3％-6％；Mo0.5％-0.6％；S0.1％-0.2％；B0.01％-0.2％；Ni0.1％-0.2％，其余部分為Fe；所述的模具材料還包括0.01％-0.02％的磷P、0.005％的稀土元素。加入Cr可以使得合金鋼在高溫下具有抗氧化性能，且其熱腐蝕性能大大提高。少量的稀土元素，對(duì)提高合金的抗氧化性能好，對(duì)疲勞裂紋的擴(kuò)展，有所改善，具有很長(zhǎng)的使用壽命和韌性。它可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)耐高溫的模具鋼材料具有良好的強(qiáng)度和韌性，且耐熱性好，成本低。
【IPC分類(lèi)】C22C38-60
【公開(kāi)號(hào)】CN104611645
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410828895
【發(fā)明人】李大志
【申請(qǐng)人】蕪湖金龍模具鍛造有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年12月29日