一種用于高強度鍛造的模具材料的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于高強度鍛造的模具材料的處理方法，屬于模具鋼制造領(lǐng)域。本發(fā)明是分案申請，原中國專利申請?zhí)枺?01510164362.9。該模具材料的處理方法，其步驟為：1)按照配方冶煉電渣鋼錠，鍛造毛坯；2)進行機加工；3)工件加熱到1030～1080℃，淬火；4)工件加熱到400～550℃。本發(fā)明利用第二相強化和彌散強化，降低了其裂紋傾向，有利于鍛造加工，同時提高了抗疲勞性能，延長了工件的使用壽命。
【專利說明】一種用于高強度鍛造的模具材料的處理方法
[0001 ] 本發(fā)明是分案申請，原中國專利申請?zhí)?201510164362.9，申請日:2015年4月8日，申請時專利名稱:一種環(huán)保型水溶性淬火劑及其制造方法。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于模具鋼制造領(lǐng)域，具體的說，涉及一種用于高強度鍛造的模具材料的處理方法。
【背景技術(shù)】
[0003]模具鋼是用來制造冷沖模、熱鍛模壓鑄模等模具的鋼種。模具的質(zhì)量直接影響著壓力加工工藝的質(zhì)量、產(chǎn)品的精度產(chǎn)量和生產(chǎn)成本，而模具的質(zhì)量與使用壽命除了靠合理的結(jié)構(gòu)設計和加工精度外，主要受模具材料自身和熱處理工藝的影響。
[0004]模具鋼大致可分為:冷乳模具鋼、熱乳模具鋼和塑料模具鋼三類，最常見的是用于鍛造、沖壓、切型、壓鑄等。由于各種模具用途不同，工作條件復雜，因此對模具用鋼，按其所制造模具的工作條件，應具有較高的硬度、強度、耐磨性，足夠的韌性，以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。由于這類用途不同，工作條件復雜，因此對模具用鋼的性能要求也不同。
[0005]冷乳模具包括冷沖模、拉絲模、拉延模、壓印模、搓絲模、滾絲板、冷鐓模和冷擠壓模等。冷作模具用鋼，按其所制造具的工作條件，應具有高的硬度、強度、耐磨性、足夠的韌性，以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。用于這類用途的合金工具用鋼一般屬于高碳合金鋼，碳質(zhì)量分數(shù)在0.80 %以上，絡是這類鋼的重要合金元素，其質(zhì)量分數(shù)通常不大于5%。但對于一些耐磨性要求很高，淬火后變形很小模具用鋼，最高鉻質(zhì)量分數(shù)可達13%，并且為了形成大量碳化物，鋼中碳質(zhì)量分數(shù)也很高，最高可達2.0%?2.3%。冷作模具鋼的碳含量較高，其組織大部分屬于過共析鋼或萊氏體鋼。熱乳模具分為錘鍛、模鍛、擠壓和壓鑄幾種主要類型，包括熱鍛模、壓力機鍛模、沖壓模、熱擠壓模和金屬壓鑄模等。熱變形模具在工作中除要承受巨大的機械應力外，還要承受反復受熱和冷卻的做用，而引起很大的熱應力。熱作模具鋼除應具有高的硬度、強度、紅硬性、耐磨性和韌性外，還應具有良好的高溫強度、熱疲勞穩(wěn)定性、導熱性和耐蝕性，此外還要求具有較高的淬透性，以保證整個截面具有一致的力學性能。
[0006]隨著科學技術(shù)的發(fā)展，對模具材料的要求越來越高，尤其是大型模具對材料的要求越來越高，一方面要求剛度好，另外一方面還要心部韌性好、使用壽命長，成本低，尤其是對于鍛造加工的模具，要適合鍛造，不能再鍛造時產(chǎn)生裂紋，而現(xiàn)有的模具材料已經(jīng)無法滿足科學技術(shù)發(fā)展的需要。
[0007]中國專利申請?zhí)?01010198945.0，申請日:2010年06月11日，公開了一份名稱為一種大型盤類件的旋轉(zhuǎn)鍛造方法及鍛造裝置的專利申請文件，該發(fā)明提出了一大型盤類件的旋轉(zhuǎn)鍛造方法及鍛造裝置。該方法包括鍛造模具的設計、坯料準備、預鍛分流槽、定位坯料和分步旋轉(zhuǎn)鍛造，并且基于該方法本發(fā)明提出了一種可以實現(xiàn)上鍛模和下模相對旋轉(zhuǎn)的鍛造裝置，通過上鍛模和下模的旋轉(zhuǎn)鍛造來對盤類工件進行局部的漸進成形。為了對鍛造過程中金屬的流動進行控制，在旋轉(zhuǎn)鍛造前加入了分流槽預鍛造工步。并且，針對旋轉(zhuǎn)鍛造過程中工件翹曲現(xiàn)象，提出了采用特殊結(jié)構(gòu)的上鍛模。該成形方法成形載荷低，模具簡單加工費用低，可以很大程度的降低目前大型盤類件的制造成本。
[0008]但是這些不適合批量的加工，尤其是鍛造模具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]1、要解決的問題
[0010]針對現(xiàn)在對鍛造毛坯的性能要求越來越高，而現(xiàn)有技術(shù)中模具材料和處理方法存在在鍛造過程中產(chǎn)生裂紋、壽命短等缺陷的問題，本發(fā)明提供一種用于高強度鍛造的模具材料的處理方法，其鍛造后的模具無裂紋，晶粒度細小，使用壽命延長。
[0011]2、技術(shù)方案
[0012]為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0013]一種用于高強度鍛造的模具材料的處理方法，其步驟為:
[0014]I)制備毛坯，毛坯材料的組成元素及重量百分比為:C: 0.36?0.38 % ; S1: 0.30?
0.50% ；P^0.035% ；S^0.010% ;Cr:6.8?7.6% ;Μο:4.7?5.4% ;V: 1.8?2.6% ;其余為
Fe；
[0015]2)將步驟I)中得到的毛坯預熱到400?500°C，保溫30?70min，然后加熱到850?870°C，保溫30-60min;然后以20?30°C/min的速度將毛坯加熱到1040?1060°C，保溫20?60min，淬火；
[0016]3)將步驟2)中得到的工件加熱到400?650°C，保溫60-100min，空冷得到所要加工的工件。
[0017]優(yōu)選地，所述的步驟2)中的淬火為水淬。
[0018]優(yōu)選地，所述的水淬采用專利號為201310350402.X中的淬火劑。
[0019]優(yōu)選地，所述的步驟3)中空冷時采用吹氣的方式，氣體中添加體積含量分數(shù)為8-13%的二氧化碳。添加二氧化碳后，冷卻的過程中避免表面裂紋產(chǎn)生，同時能在其表面形成保護層。
[0020]本發(fā)明的材料在1030?1080°C時會析出a-Cr;a-Cr不但沒有降低其韌性，反倒在鍛造過程中降低其裂紋傾向，提高使用壽命，尤其是提高鍛造后材料的壽命。本發(fā)明的材料在熱處理過程中能在晶界處形成第二相彌散析出，阻礙了位錯在晶界處的移動，利用第二相在晶界處的釘扎作用，降低了裂紋傾向。
[0021]3、有益效果
[0022]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為:
[0023](I)本發(fā)明的方法，毛坯材料中不采用Mn，提高了 Cr、Mo和V的含量，利用第二相強化和彌散強化，降低了其裂紋傾向，有利于鍛造加工，同時提高了抗疲勞性能，延長了工件的使用壽命；
[0024](2)本發(fā)明的處理方法能促進第二相的形成，避免裂紋產(chǎn)生，尤其是加熱速度的控制，強化彌散效果。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述。
[0026]實施例1
[0027]一種用于高強度鍛造的模具材料，其組成元素及重量百分比為:C:0.36% ;S1:
0.50% ；P^0.035% ；S^0.010% ；Cr:7.6% ；Mo:4.7% ;V:2.6% ;其余為Fe。
[0028]該用于高強度鍛造的模具材料的制備方法，其步驟為:
[0029]I)將原料按C:0.36% ;S1:0.50% ；P^0.035% ；S^0.010% ；Cr:7.6% ；Mo:4.7% ；V:2.6% ;其余為Fe的配方制備毛坯；
[0030]2)按配方冶煉Φ 300電渣錠，下料190KG中的342mm長入爐加熱，第一步，沿鋼錠方向鍛成600*200*200mm ；第二步，鋼錠方向不變鍛成400*250*220mm ；第三步，鋼錠方向不變鍛成700*225*125mm;得到鍛造后的毛坯；
[0031]3)將步驟2)中得到的鍛造后的毛坯預熱到500°C，保溫40min，然后加熱到870°C，保溫60min ；然后加熱到1080°C，保溫60min，加熱速度控制在30°C/min淬火，淬火為水淬，水淬采用專利號為201310350402.X申請文件中實施例1中的淬火劑；
[0032]4)將步驟3)中得到的工件加熱到500 °C，保溫180min，空冷得到所要加工的工件，空冷時采用吹氣的方式，氣體中添加體積含量分數(shù)為10%的二氧化碳。
[0033]使用次數(shù)比編號為2367德國熱作模具鋼的使用壽命提高35%。
[0034]實施例2
[0035]同實施例1，所不同的是，試驗材料的組成元素及重量百分比為:C:0.37%; S1:
0.40% ；P^0.035% ；S^0.010%；Cr:7.1%；Mo:5.0% ;V:2.1其余為Fe; I)按配方冶煉Φ300電渣錠；2)下料210KG約378mm長入爐加熱，第一步，沿鋼錠方向鍛成600*215*215mm，第二步，鋼錠方向不變鍛成400*250*250mm，第三步，鋼錠方向不變鍛成Φ 308*280*280mm ；得到鍛造后的毛坯;步驟3)毛坯預熱到450°C，保溫55min，然后加熱到850°C，保溫60min;然后加熱到10500C，保溫50min，加熱速度控制在30°C/min淬火，淬火為水淬，水淬采用專利號為201310350402.X實施例2中的淬火劑；步驟4)中將工件加熱到480°C，保溫60min，空冷得到所要加工的工件，空冷時采用吹氣的方式，氣體中添加體積含量分數(shù)為13 %的二氧化碳。鍛造的工件使用次數(shù)比編號為2367德國熱作模具鋼的使用壽命提高31 %。
[0036]實施例3
[0037]同實施例1，所不同的是，試驗材料的組成元素及重量百分比為:C:0.38%; S1:
0.30% ；P^0.035% ；S^0.010%；Cr:6.8% ；Mo:5.4% ；V:1.8% ;其余為Fe; I)按配方冶煉Φ300電渣錠，2)下料160KG約288mm長入爐加熱，第一步，沿鋼錠方向鍛成600*225*150mm，第二步，鋼錠方向不變鍛成400*300*160mm，第三步鋼錠方向不變鍛成555*255*125mm;得到鍛造后的毛坯;步驟3)毛坯預熱到450°C，保溫70min，然后加熱到860°C，保溫40min;然后加熱到1030 °C，保溫60min，加熱速度控制在26 °C /min ；淬火為水淬，水淬采用專利號為201310350402.X實施例2中的淬火劑;步驟4)中將工件加熱到550 °C，保溫180min，空冷得到所要加工的工件，空冷時采用吹氣的方式，氣體中添加體積含量分數(shù)為8%的二氧化碳。鍛造毛坯使用次數(shù)比編號為2367德國熱作模具鋼的使用壽命提高27%。
[0038]將實施例1的產(chǎn)品正火后即可進行機加工，例如開孔加工成各種型號的模具，經(jīng)過檢驗，本發(fā)明加工的材料制作的相同形狀的模具，使用壽命比編號為2367德國熱作模具鋼的使用壽命提高39-45 %。
[0039]以上示意性的對本發(fā)明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，實施例中所給出的也只是本發(fā)明的實施方式之一，實際的配方并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設計出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種用于高強度鍛造的模具材料的處理方法，其步驟為: 1)制備毛坯，毛坯材料的組成元素及重量百分比為:C:0.36?0.38% ; S1:0.30?0.50% ；P^0.035% ；S^0.010% ;Cr:6.8?7.6% ;Μο:4.7?5.4% ;V: 1.8?2.6% ;其余為Fe； 2)將步驟I)中得到的毛坯預熱到400?500°C，保溫30?70min，然后加熱到850?870°C，保溫30-60min;然后以20?30°C/min的速度將毛坯加熱到1030?1080°C，保溫20?60min，淬火； 3)將步驟2)中得到的工件加熱到400?650°C，保溫60-100min，空冷得到所要加工的工件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高強度鍛造的模具材料的處理方法，其特征在于，所述的步驟2)中的淬火為水淬。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于高強度鍛造的模具材料的處理方法，其特征在于，所述的水淬所采用的淬火劑的組成成份及重量百分比為: 碳酸鈉2.0?7.0%; 氯化鈉0.5?2.0%; 氫氧化鈉0.2?0.8% ； 丙烯酸0.5?1.5%; 順丁烯二酸1.2?1.5%; 朽1檬酸鈉2.0?2.8%; 淀粉1.0?1.5%; 苯甲酸鈉0.5?1.2%; 藕粉2.0?3.0%; 對甲苯酚0.01?0.05%; 其余為去離子水。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高強度鍛造的模具材料的處理方法，其特征在于，所述的步驟3)中空冷時采用吹氣的方式，氣體中添加體積含量分數(shù)為8-13%的二氧化碳。
【文檔編號】C22C38/02GK106048455SQ201610685221
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年4月8日
【發(fā)明人】張道恩
【申請人】馬鞍山市致遠鍛造有限公司