CN110923584A - 一种长寿命压铸模具钢及其热处理工艺 - Google Patents

一种长寿命压铸模具钢及其热处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种长寿命压铸模具钢，按照质量百分比计算包括以下各组分：C：0.33％‑0.41％、Si：不大于0.5％、Mn：不大于0.5％、Cr：4.8％‑5.5％、Mo：2.0％‑2.4％、V：0.3％‑0.8％、Ni：不大于0.40％以及余量为Fe和不可避免的杂质；本发明与现有技术相比，具有优异的热传导性能、韧性及延展性，且受热形变量小，大大延长了模具钢的使用寿命。

Description

一种长寿命压铸模具钢及其热处理工艺
技术领域
本发明涉及模具钢技术领域，具体涉及一种长寿命压铸模具钢及其热处理工艺。
背景技术
模具钢是用来制造冷冲模、热锻模压铸模等模具的钢种。模具是机械制造、无线电仪表、电机、电器等工业部门中制造零件的主要加工工具。模具的质量直接影响着压力加工工艺的质量、产品的精度产量和生产成本，而模具的质量与使用寿命除了靠合理的结构设计和加工精度外，主要受模具材料和热处理的影响。
现有的模具钢(比如：1.2344型模具钢)存在着受热形变量大、热传导性能差、韧性及延展性差的问题，导致其加工形成模具后，模具的使用寿命短的问题。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明的目的在于提供一种长寿命压铸模具钢，以解决现有技术中，受热形变量大、热传导性能差、韧性及延展性差的问题，导致其加工形成模具后，模具的使用寿命短的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种长寿命压铸模具钢，按照质量百分比计算包括以下各组分：
C：0.33％-0.41％、
Si：不大于0.5％、
Mn：不大于0.5％、
Cr：4.8％-5.5％、
Mo：2.0％-2.4％、
V：0.3％-0.8％、
Ni：不大于0.40％、
余量为Fe和不可避免的杂质。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本长寿命压铸模具钢将各个组分按照一定配比加工制得后，与同类产品(1.2344型模具钢)相比，具有优异的热传导性能、韧性及延展性，且受热形变量小，大大延长了模具钢的使用寿命。
附图说明
图1为试样1的长寿命压铸模具钢的金相组织；
图2为试样2的长寿命压铸模具钢的金相组织；
图3为试样3的长寿命压铸模具钢的金相组织；
图4为试样4的长寿命压铸模具钢的金相组织；
图5为试样5的长寿命压铸模具钢的金相组织；
图6为试样6的长寿命压铸模具钢的金相组织；
图7为试样7的长寿命压铸模具钢的金相组织；
图8为试样3的长寿命压铸模具钢的CCT曲线图；
图9为试样3的长寿命压铸模具钢的回火特性曲线图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
实施例
表1：试样模具钢中的各组分(wt％)
表1
试样 C Si Mn Cr Mo V Ni P S H Fe
1 0.33 0.5 0.5 4.8 2 0.3 0.4 0.015 0.003 2ppm 余量
2 0.41 0.1 0.2 5.5 2.4 0.8 0.1 0.005 0.001 1ppm 余量
3 0.36 0.4 0.35 5 2.2 0.5 0.3 0.01 0.001 2ppm 余量
4 0.38 0.23 0.48 4.92 2.1 0.7 0.26 0.012 0.003 1ppm 余量
5 0.35 0.42 0.16 5.12 2.3 0.6 0.32 0.013 0.002 1.6ppm 余量
6 0.4 0.36 0.1 5.38 2.26 0.56 0.18 0.006 0.0015 0.9ppm 余量
7 0.37 0.16 0.41 5.26 2.35 0.32 0.38 0.008 0.0026 1.3ppm 余量
试样1在进行热处理过程中，按照如下的步骤进行：
先将模具钢锭通过锻造机进行加压，其铸造的初锻温度为1020℃,保温20h，后进行降温使铸造的终锻温度为850℃，保温14h；
后将模具钢锭转移至温度为840℃的退火炉中，后以7℃/h的冷却速度使退火炉中的温度下降至810℃，后再进行空气冷却；
再将模具钢锭放入温度为1040℃的淬火炉中，保温5h，后在80s内淬火炉中的温度降至1000℃；
最后将模具钢锭放入温度为530℃的回火炉中，保温5h，后冷却至室温。
试样2在进行热处理过程中，按照如下的步骤进行：
先将模具钢锭通过锻造机进行加压，其铸造的初锻温度为1070℃,保温16h，后进行降温使铸造的终锻温度为880℃，保温10h；
后将模具钢锭转移至温度为850℃的退火炉中，后以9℃/h的冷却速度使退火炉中的温度下降至820℃，后再进行空气冷却；
再将模具钢锭放入温度为1050℃的淬火炉中，保温3h，后在60s内淬火炉中的温度降至1010℃；
最后将模具钢锭放入温度为680℃的回火炉中，保温4h，后冷却至室温。
试样3在进行热处理过程中，按照如下的步骤进行：
先将模具钢锭通过锻造机进行加压，其铸造的初锻温度为1060℃,保温16.5h，后进行降温使铸造的终锻温度为870℃，保温11h；
后将模具钢锭转移至温度为846℃的退火炉中，后以8℃/h的冷却速度使退火炉中的温度下降至814℃，后再进行空气冷却；
再将模具钢锭放入温度为1045℃的淬火炉中，保温4h，后在70s内淬火炉中的温度降至1010℃；
最后将模具钢锭放入温度为600℃的回火炉中，保温4.5h，后冷却至室温。
试样4在进行热处理过程中，按照如下的步骤进行：
先将模具钢锭通过锻造机进行加压，其铸造的初锻温度为1040℃,保温18h，后进行降温使铸造的终锻温度为855℃，保温13h；
后将模具钢锭转移至温度为840℃的退火炉中，后以8℃/h的冷却速度使退火炉中的温度下降至812℃，后再进行空气冷却；
再将模具钢锭放入温度为1040℃的淬火炉中，保温5h，后在60s内淬火炉中的温度降至1005℃；
最后将模具钢锭放入温度为560℃的回火炉中，保温4.5h，后冷却至室温。
试样5在进行热处理过程中，按照如下的步骤进行：
先将模具钢锭通过锻造机进行加压，其铸造的初锻温度为1060℃,保温18.5h，后进行降温使铸造的终锻温度为870℃，保温12h；
后将模具钢锭转移至温度为850℃的退火炉中，后以9℃/h的冷却速度使退火炉中的温度下降至816℃，后再进行空气冷却；
再将模具钢锭放入温度为1050℃的淬火炉中，保温4h，后在80s内淬火炉中的温度降至1000℃；
最后将模具钢锭放入温度为620℃的回火炉中，保温5h，后冷却至室温。
试样6在进行热处理过程中，按照如下的步骤进行：
先将模具钢锭通过锻造机进行加压，其铸造的初锻温度为1030℃,保温16h，后进行降温使铸造的终锻温度为855℃，保温13h；
后将模具钢锭转移至温度为846℃的退火炉中，后以7.5℃/h的冷却速度使退火炉中的温度下降至810℃，后再进行空气冷却；
再将模具钢锭放入温度为1045℃的淬火炉中，保温3h，后在75s内淬火炉中的温度降至1008℃；
最后将模具钢锭放入温度为650℃的回火炉中，保温4.6h，后冷却至室温。
试样7在进行热处理过程中，按照如下的步骤进行：
先将模具钢锭通过锻造机进行加压，其铸造的初锻温度为1060℃,保温17h，后进行降温使铸造的终锻温度为865℃，保温10h；
后将模具钢锭转移至温度为840℃的退火炉中，后以8.5℃/h的冷却速度使退火炉中的温度下降至810℃，后再进行空气冷却；
再将模具钢锭放入温度为1050℃的淬火炉中，保温3.5h，后在68s内淬火炉中的温度降至1000℃；
最后将模具钢锭放入温度为590℃的回火炉中，保温4.3h，后冷却至室温。
对经过热处理后的试样1-试样7进行热膨胀系数这一物理性能测试，得出表2中的数据：
表2
Figure BDA0002349465070000041
现有1.2344型模具钢的从室温升温至300℃时的热膨胀系数为13.4[10-6m/(m xK)]，与试样1-试样7相比，其热膨胀系数较大，说明本发明获得的模具钢具有良好的热膨胀性能，受热后形变量更小。
对经过热处理后的试样1-试样7和常用的1.2344型模具钢进行热传导性这一物理性能测试，得出表3中的数据：
表3
Figure BDA0002349465070000051
上表中，通过对试样1-试样7与1.2344型模具钢在同一温度下的热传导系数相比，其热传导系数更大，说明本发明制得的模具钢具有更好的热传导性能。
对经过热处理后的试样1-试样7通过洛氏硬度实验检测其洛氏硬度这一物理性能测试，得出表4中的数据：
表4
试样 1 2 3 4 5 6 7
洛氏硬度(HRC) 30 56 38 45 35 50 42
随便抽取了试样4、试样6和试样7分别与常用的1.2344型模具钢在相同洛氏硬度下进行不同温度下的微型缺口冲击韧性值的检测，得到表5-表7中的数据：
表5
Figure BDA0002349465070000052
表6
Figure BDA0002349465070000053
Figure BDA0002349465070000061
表7
Figure BDA0002349465070000062
结合表4、表5、表6和表7进行分析，在同一洛氏硬度下，本发明制得的模具钢与1.2344型模具钢相比，具有更优的微型缺口冲击韧性值，说明本发明制得的模具钢具有良好的韧性及延展性。
附图1-附图7分别为实施例1-实施例7制得的模具钢的金相组织，可以看出其质地分布均匀。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种长寿命压铸模具钢，其特征在于，按照质量百分比计算包括以下各组分：
C：0.33％-0.41％、
Si：不大于0.5％、
Mn：不大于0.5％、
Cr：4.8％-5.5％、
Mo：2.0％-2.4％、
V：0.3％-0.8％、
Ni：不大于0.40％、
余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种长寿命压铸模具钢，其特征在于：所述杂质包括以下组分：
P：不大于0.015％、
S：不大于0.003％、
H：不大于2ppm。
3.根据权利要求1所述的一种长寿命压铸模具钢，其特征在于：按照质量百分比计算包括以下各组分：
C：0.36％、
Si：0.4％、
Mn：0.35％、
Cr：5％、
Mo：2.2％、
V：0.5％、
Ni：0.30％、
余量为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种长寿命压铸模具钢，其特征在于：其洛氏硬度为30-56HRC。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种长寿命压铸模具钢的热处理工艺，其特征在于：包括依次进行的锻造处理、软性退火处理、淬火处理和回火处理。
6.根据权利要求5所述的一种长寿命压铸模具钢的热处理工艺，其特征在于：所述锻造处理是将模具钢锭通过锻造机进行加压，其铸造的初锻温度为1020-1070℃,保温16-20h，后进行降温使铸造的终锻温度为850-880℃，保温10-14h。
7.根据权利要求5所述的一种长寿命压铸模具钢的热处理工艺，其特征在于：所述软性退火处理是将经过锻造处理后的模具钢锭转移至温度为840-850℃的退火炉中，后以7-9℃/h的冷却速度使退火炉中的温度下降至810-820℃，后再进行空气冷却。
8.根据权利要求5所述的一种长寿命压铸模具钢的热处理工艺，其特征在于：所述淬火处理是将经过软性退火处理后的模具钢锭放入温度为1040-1050℃的淬火炉中，保温3-5h，后在60-80s内淬火炉中的温度降至1000-1010℃。
9.根据权利要求5所述的一种长寿命压铸模具钢的热处理工艺，其特征在于：所述回火处理是将经过淬火处理后的模具钢锭放入温度为530-680℃的回火炉中，保温4-5h，后冷却至室温。
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