本發(fā)明涉及合金處理，具體涉及一種超高耐磨的熱作模具鋼制造方法。

背景技術(shù)：

1、熱作模具鋼是一種用于制造高溫條件下工作的模具材料，廣泛應(yīng)用于鍛造、壓鑄、熱擠壓和其他高溫成型工藝中。隨著現(xiàn)代工業(yè)對(duì)模具材料性能要求的提高，當(dāng)前已有的超高耐磨熱作模具鋼通常通過(guò)在鋼中添加高碳含量和合金元素如釩、鉬、鉻等，來(lái)形成大量的硬質(zhì)碳化物，從而提升鋼材的耐磨性。

2、在制造超高耐磨熱作模具鋼的過(guò)程中，材料的成型工藝對(duì)最終產(chǎn)品的性能具有關(guān)鍵影響。壓制成型是粉末冶金工藝中的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)將金屬粉末壓制成預(yù)定形狀的坯體，并為后續(xù)的燒結(jié)和熱處理奠定基礎(chǔ)。

3、在超高耐磨熱作模具鋼的制造中，粉末的質(zhì)量和投放過(guò)程的精確性直接影響到模具鋼的最終性能。因此，解決粉末在投放過(guò)程中的流動(dòng)性問(wèn)題，成為提高產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，然而，靜電可能使粉末顆粒相互排斥，導(dǎo)致粉末在模具腔中無(wú)法緊密堆積，表面看起來(lái)已被填滿甚至超出模具腔口，但實(shí)際上內(nèi)部密度不足，或者存在松散區(qū)域。這種現(xiàn)象可能導(dǎo)致后續(xù)的壓制和燒結(jié)過(guò)程中出現(xiàn)缺陷，影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種超高耐磨的熱作模具鋼制造方法，旨在至少在一定程度上緩解上述問(wèn)題。

2、本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

3、一種超高耐磨的熱作模具鋼制造方法，具體步驟如下：

4、步驟一：材料準(zhǔn)備，選取高純度的合金粉末，具體配比為：鐵(fe)88.85％，碳(c)0.45％，鉻(cr)5.00％，鉬(mo)2.00％，釩(v)0.80％，鎳(ni)1.00％，鎢(w)1.00％，錳(mn)0.50％，硅(si)0.40％，將這些合金元素按比例稱量后，進(jìn)行充分混合，將混合均勻的合金粉末進(jìn)行干燥處理，以去除粉末中的水分和其他揮發(fā)性物質(zhì)；

5、步驟二：粉末壓制，將干燥后的合金粉末裝入模具中，使用壓制成型設(shè)備進(jìn)行壓制成型，在壓制過(guò)程中，通過(guò)控制壓制壓力，使粉末顆粒之間緊密結(jié)合，形成高密度的生坯；

6、步驟三：燒結(jié)與熱處理，將壓制成型的生坯在真空或保護(hù)氣氛下進(jìn)行燒結(jié)處理，使粉末顆粒之間發(fā)生擴(kuò)散結(jié)合，形成致密的合金坯體，在燒結(jié)后的坯體上進(jìn)行淬火處理，快速冷卻以獲得高強(qiáng)度和耐磨性；

7、步驟四：鍛造與軋制，在燒結(jié)后對(duì)坯體進(jìn)行鍛造和軋制，進(jìn)一步提高材料的致密性和晶粒細(xì)化，精確控制工件的形狀和尺寸；

8、步驟五：表面處理，對(duì)熱處理后的工件表面進(jìn)行拋光和清理，去除殘留的氧化皮和雜質(zhì)，可對(duì)表面進(jìn)行氮化或鍍層處理，以進(jìn)一步提高耐磨性和抗腐蝕性；

9、其中，步驟三中所述的壓制成型設(shè)備包括：工架，所述工架的頂部設(shè)有用于存放合金粉末的箱體，所述工架內(nèi)設(shè)有壓制平臺(tái)，所述壓制平臺(tái)上設(shè)有壓制模具，用于盛放壓制模具鋼胚所使用的合金粉末，所述壓制模具的頂部滑動(dòng)連接有兩個(gè)擋板，所述壓制模具內(nèi)設(shè)有推板，所述箱體與所述壓制模具之間設(shè)有輸送管，所述工架上設(shè)有用于對(duì)所述壓制模具內(nèi)的合金粉末施加壓力的液壓部，所述工架與所述液壓部之間設(shè)有用于上下移動(dòng)所述液壓部的第一移動(dòng)部件，所述第一移動(dòng)部件與所述擋板之間設(shè)有用于移動(dòng)所述擋板的第二移動(dòng)部件，所述第二移動(dòng)部件能夠在所述第一移動(dòng)部件向下移動(dòng)所述液壓部時(shí)讓擋板在所述壓制模具的表面沿預(yù)定路徑往復(fù)移動(dòng)，所述第一移動(dòng)部件與所述推板之間設(shè)有用于移動(dòng)所述推板的第三移動(dòng)部件，所述第三移動(dòng)部件能夠在所述第一移動(dòng)部件向下移動(dòng)所述液壓部時(shí)讓所述推板在壓制模具內(nèi)沿預(yù)定路徑往復(fù)移動(dòng)，兩個(gè)所述擋板相互靠近的移動(dòng)直至兩個(gè)所述擋板相互接觸時(shí)，所述推板向上移動(dòng)，所述擋板移動(dòng)至預(yù)設(shè)位置時(shí)能夠打開所述輸送管。

10、優(yōu)選的，所述壓制平臺(tái)上設(shè)有限位架，所述擋板滑動(dòng)連接于所述限位架上，所述擋板的頂部開設(shè)有與所述輸送管的底部適配的頂部開口。

11、優(yōu)選的，所述第一移動(dòng)部件包括轉(zhuǎn)動(dòng)連接于所述工架上的第一絲桿，所述工架內(nèi)設(shè)有移動(dòng)平臺(tái)，所述液壓部連接于所述移動(dòng)平臺(tái)上。

12、優(yōu)選的，所述第二移動(dòng)部件包括轉(zhuǎn)動(dòng)連接于所述壓制平臺(tái)上的第二絲桿，所述第二絲桿為往復(fù)絲桿，所述第二絲桿上螺紋連接有連桿，所述連桿的頂部與所述擋板連接，所述第一絲桿上連接有第一齒輪，所述第二絲桿上連接有第二齒輪。

13、優(yōu)選的，所述第一齒輪與所述第一絲桿之間設(shè)有棘輪機(jī)構(gòu)。

14、優(yōu)選的，所述第三移動(dòng)部件包括轉(zhuǎn)動(dòng)連接于所述壓制模具底部的卷軸，所述卷軸的底部連接有轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤的頂部連接有凸臺(tái)，所述壓制模具的底部連接有連接環(huán)，所述連接環(huán)上與所述連接環(huán)上開設(shè)有底部開口，所述底部開口內(nèi)滑動(dòng)連接有與所述推板連接的頂桿，所述頂桿與所述連接環(huán)之間連接有第一彈簧，所述卷軸的外部卷繞有牽引繩，所述牽引繩的一端與所述第一絲桿連接。

15、優(yōu)選的，所述卷軸的外壁開設(shè)有連接口，所述連接口內(nèi)連接有限位框體，所述限位框體內(nèi)滑動(dòng)連接有連接板，所述連接板與所述連接口之間連接有第二彈簧，所述牽引繩的一端連接于所述連接板上，所述牽引繩卷繞于卷軸上，另一端與第一絲桿連接。

16、優(yōu)選的，所述頂桿包括連接于所述推板底部的第一桿，所述第一桿的底部滑動(dòng)連接有第二桿，所述第二桿的底部連接有頂觸球，所述第一彈簧連接于所述第二桿與所述連接環(huán)之間，所述第一桿與所述第二桿之間連接有第三彈簧。

17、優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)盤與所述工架之間連接有第四彈簧，所述第二彈簧的彈性系數(shù)大于所述第四彈簧。

18、優(yōu)選的，所述工架上設(shè)有用于對(duì)所述箱體進(jìn)行增壓的空氣增壓泵，所述工架上連接有與所述第一絲桿連接的電機(jī)。

19、綜上所述，本發(fā)明主要具有以下有益效果：

20、通過(guò)采用上述制造方法，超高耐磨熱作模具鋼在實(shí)際應(yīng)用中展現(xiàn)了顯著的技術(shù)效果。首先，由于碳(c)含量被精準(zhǔn)控制在0.45％，使得材料在保證高強(qiáng)度的同時(shí)，避免了過(guò)多碳含量可能引發(fā)的脆性問(wèn)題，從而增強(qiáng)了鋼材的韌性和耐磨性。鉻(cr)含量為5.00％，這一比例的鉻元素不僅提高了鋼材的耐磨性，還增強(qiáng)了其抗氧化性和抗腐蝕性，尤其是在高溫作業(yè)環(huán)境下，可以有效抵抗氧化皮的生成，延長(zhǎng)模具的使用壽命。鉬(mo)含量為2.00％，鉬元素的引入顯著提高了鋼材的硬度和高溫強(qiáng)度，同時(shí)還能提高鋼材的淬透性，確保淬火過(guò)程中的均勻性，從而在后續(xù)的使用中，模具能夠保持高度的一致性和尺寸穩(wěn)定性。

21、通過(guò)在合金中添加0.80％的釩(v)，不僅提高了鋼材的耐磨性和強(qiáng)度，還有效細(xì)化了晶粒結(jié)構(gòu)，使得材料具有更高的韌性和抗疲勞性，減少了因應(yīng)力集中引發(fā)的裂紋。鎳(ni)和鎢(w)各占1.00％的比例，鎳元素在強(qiáng)化基體韌性和提高耐沖擊性方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，而鎢元素則顯著提升了鋼材的耐高溫性能，確保其在高溫環(huán)境下仍能保持高硬度和耐磨性。錳(mn)含量為0.50％，這一成分的加入主要用于提高鋼材的淬透性和熱處理過(guò)程中材料的均勻性，此外，錳還與碳形成穩(wěn)定的碳化物，提高了材料的硬度和耐磨性。硅(si)含量為0.40％，作為脫氧劑，硅的加入不僅提高了鋼材的強(qiáng)度，還增強(qiáng)了其在高溫環(huán)境下的抗氧化能力，從而使材料具備更好的耐久性和抗腐蝕性能。

22、綜合來(lái)看，在粉末壓制過(guò)程中，確保粉末顆粒緊密結(jié)合，進(jìn)一步增強(qiáng)了模具的密實(shí)度和機(jī)械性能。通過(guò)合理的成分配比和精確的工藝控制，最終制備出的超高耐磨熱作模具鋼在高溫、高應(yīng)力的工業(yè)環(huán)境中表現(xiàn)出極佳的高耐磨性，確保了模具在頻繁的沖擊和磨損下仍能保持長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定性能。鋼材的高強(qiáng)度和韌性得益于鉬、鎳和釩等元素的共同作用，使得模具能夠承受復(fù)雜工況下的多次沖擊而不易失效或變形。通過(guò)鍛造和反向軋制工藝細(xì)化晶粒結(jié)構(gòu)，使得材料具備出色的尺寸穩(wěn)定性，確保在多次熱處理后仍能保持精確的尺寸和形狀，減少了后續(xù)加工中的修整工作。同時(shí)，經(jīng)過(guò)氮化或鍍層處理的良好表面性能，進(jìn)一步提高了材料的耐腐蝕性和表面硬度，使得模具鋼在苛刻的操作條件下，尤其是在高溫、高濕的環(huán)境中，仍能長(zhǎng)期保持優(yōu)異的工作性能，減少了因表面損傷引發(fā)的失效問(wèn)題。最終，這種制造方法顯著提升了模具的使用壽命，減少了生產(chǎn)中停機(jī)維護(hù)的頻率，提升了整體生產(chǎn)效率，并為高精度、高要求的加工過(guò)程提供了可靠且持久的材料保障。

23、此外，本發(fā)明還具備以下有益效果：

24、1、提高粉末的堆積密度和均勻性：

25、通過(guò)設(shè)置箱體、各個(gè)移動(dòng)部件和液壓部的配合，合金粉末在壓制模具內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)有效的逐層壓實(shí)。這一過(guò)程有效減少了粉末顆粒之間的空隙，確保粉末緊密結(jié)合，從而顯著提高了粉末在模具內(nèi)的堆積密度和均勻性。

26、2、改善模具鋼坯料的機(jī)械性能：

27、逐層壓實(shí)的粉末不僅消除了粉末分布的不均勻性，還提高了最終模具鋼坯料的致密性和機(jī)械性能。通過(guò)這種精確的粉末填充和壓實(shí)過(guò)程，最終獲得的模具鋼材料具備了更高的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)異的材料特性。

28、3、保障產(chǎn)品的一致性和質(zhì)量：

29、每輪粉末投放過(guò)程中，模具內(nèi)的粉末始終保持在高密度狀態(tài)，確保了成品模具鋼坯料的質(zhì)量和一致性。這種設(shè)計(jì)有效避免了粉末投放過(guò)程中因靜電效應(yīng)或顆粒形狀不規(guī)則導(dǎo)致的松散堆積問(wèn)題，從而提高了模具鋼材料的整體性能。

30、4、確保壓制過(guò)程的穩(wěn)定性：

31、在液壓部下降至預(yù)設(shè)位置時(shí)，推板停止移動(dòng)，兩個(gè)擋板復(fù)位至初始位置，以避讓液壓部的伸縮端對(duì)合金粉末的壓制。此外，還避免了在最終一次粉末投放后推板再次移動(dòng)而導(dǎo)致的粉末溢出模具的問(wèn)題，避免了在壓制過(guò)程中對(duì)粉末的二次擾動(dòng)，有效防止了粉末在模具內(nèi)的再次松動(dòng)或移位。這一設(shè)計(jì)措施有效保持了粉末的穩(wěn)定狀態(tài)，并為后續(xù)的壓制工序奠定了良好的基礎(chǔ)。

32、5、延長(zhǎng)模具的使用壽命：

33、通過(guò)精確控制粉末的壓實(shí)過(guò)程和最終的壓制成型，確保了模具鋼材料的高耐磨性、尺寸穩(wěn)定性和優(yōu)異表面性能。這種高質(zhì)量的模具鋼材料能夠顯著延長(zhǎng)模具的使用壽命，減少了維護(hù)和更換頻率，提升了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

34、本發(fā)明通過(guò)設(shè)置箱體、多個(gè)移動(dòng)部件以及液壓部之間的相互配合，本發(fā)明通過(guò)推板的間歇性向上移動(dòng)與推板間歇性的拼接，實(shí)現(xiàn)了合金粉末的逐層壓實(shí)。這一設(shè)計(jì)有效減少了粉末顆粒之間的空隙，確保了粉末在模具內(nèi)的緊密結(jié)合與均勻分布。逐層壓實(shí)的工作完成后，還避免了粉末的松動(dòng)或移位，提高了成品模具鋼的致密性、強(qiáng)度、尺寸精度和表面質(zhì)量，為高性能模具鋼材料的制造提供了可靠保障。