CN106756558A - 一种模具材料及其在高能螺旋压力机的模座的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型的模具材料,所述模具材料的化学组成以质量百分比计包括:C 0.4~0.48%、Si≤0.4%、Mn 0.7~1%、Cr 0.8~1.1%、Ni 1.5~1.8%、Mo 0.5~0.7%、V 0.05~0.65%以及余量的Fe。本发明的模具材料的力学性能优异,不仅具有较高的强度和硬度,而且具有优良的塑性和冲击韧性,其抗拉强度在1420MPa以上,屈服强度(0.2)在1280MPa以上,延伸率在13.5%以上,收缩率在50%以上,冲击功在32J以上,硬度HRC在44.5MPa以上,延长了其用于SPKA11200或SPKA22400高能螺旋压力机模座的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于锻造模具配套的主要辅助工装领域,涉及一种模具材料及在高能螺旋压力机模具配套工装领域的应用,尤其涉及一种模具材料及其在SPKA22400或SPKA11200高能螺旋压力机的模座材料的应用。
背景技术
国内外锻造厂传统的大吨位锻造设备是液压机和锻锤,90年代以后大吨位螺旋压力机开始被广泛应用。SPK11200\SPKA22400高能螺旋压力机是我国从Bohler公司引进的大吨位螺旋压力机,高能螺旋压力机的主要特点打击速度快,打击力大,因此其特大的冲击力对于模具,以及模具配套工装模座来说是一个巨大的考验。
56CrNiMoV7钢是德国的一种高能螺旋压力机模座材料,其化学组成以质量百分比计包括:C 0.5~0.6%,Si 0.1~0.4%,Mn 0.65~0.95%,Cr 1~1.2%,Ni1.5~1.8%,Mo0.45~0.55%,V 0.07~0.15%,由于模座为特殊的工装材料,用量较小,为此国内复制模座基本也还是采用德国56CrNiMoV7钢。由于大型锤锻模具的模座国外采购价格昂贵,制造周期较长,很难满足国内制造业快节奏的要求。2011年开始,我司开始尝试联合国内的科研机构和冶金企业进行模座的复制,复制的两套模座大约使用3年后就裂了。
CN 104018095 B公开了一种应用于SPKA22400高能螺旋压力机的专用模具钢材料,其包含如下重量百分比的材料:碳(C)0.55~0.6,锰(Mn)0.85~1,硅(Si)0.1~0.2,铬(Cr)0.85~1,镍(Ni)1.6~1.8,钼(Mo)0.325~0.4,钒(V)0.125~0.15,其余为铁(Fe)和不可避免的夹杂。该材料的收缩率较差,在49%以下,冲击功较小,在25J以下,塑性和冲击韧性有待进一步提高。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题,本发明的目的在于提供一种模具材料及其用途,本发明的新型模具材料力学性能优异,不仅具有较好的强度和硬度,还具有优良的塑性和冲击韧性,其抗拉强度在1420MPa以上,屈服强度(0.2)在1280MPa以上,延伸率在13.5%以上,收缩率在50%以上,冲击功在32J以上,硬度HRC在44.5MPa以上,是一种可应用于高能螺旋压力机模座的新型模具材料,基本能解决采用传统56CrNiMoV7模具钢塑性和冲击韧性差得问题,减少模座开裂风险,提高国产模座寿命。
为达上述目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供一种模具材料,所述模具材料的化学组成以质量百分比计包括:
所述C的质量百分含量为0.4~0.48%,例如可为0.4%、0.42%、0.43%、0.45%、0.46%、0.47%或0.48%等,本发明的模具材料中,C可以扩大γ相区,但因渗碳体的形成,其不能无限固溶,随着C含量的增加,得到的模具材料的硬度、强度、塑性和韧性发生变化,在本发明的范围0.4~0.48%内,既保证淬透性,又能够获得较好综合性能,若含量高于0.48%,淬透性提高,但强度提高,塑性和韧性下降比较厉害;若含量低于0.4%,淬透性下降,强度下降比较厉害,为了达到更优的力学性能以及更好的加工性,优选C的质量百分含量为0.45%。
所述Si的质量百分含量≤0.4%,例如可为0.4%、0.3%、0.25%、0.2%、0.1%、0.05%或0.03%等。本发明的模具材料中,Si的加入可以提高模具材料中的固溶体的强度和冷加工硬化程度,使模具材料的韧性和塑性降低。
所述Mn的质量百分含量为0.7~1%,例如可为0.7%、0.72%、0.75%、0.78%、0.8%、0.82%、0.85%、0.88%、0.9%、0.93%、0.96%或1%等。
本发明的模具材料中,合适含量的Mn的加入可以提高模具材料的淬透性,提高低碳和中碳珠光体钢的强度,提高模具的高温瞬时强度。若Mn含量高于1%,会导致出现明显的回火脆性现象,Mn的加入促进晶粒的长大,通过与其他的合适含量的Mo、V等元素配合使用,可以在不至使晶粒过大的情况下,而改善模具材料的强度、硬度、延伸率等力学性能。
为了达到更优的力学性能以及更好的加工性,优选Mn的质量百分含量为1%。
所述Cr的质量百分含量为0.8~1.1%,例如可为0.8%、0.85%、0.88%、0.92%、0.95%、1%、1.05%或1.1%等。
Cr可以提高刚的强度、硬度、高温机械性能、抗腐蚀性、抗氧化性和淬透性,还可以阻止石墨化,但又会导致刚的脆性转变温度提高,促使钢的回火脆性。因而,本发明通过控制Cr的含量到0.8~1.1%,并通过与合适含量的Mn、Mo和V等配合使用来使得得到的模具材料既具有较高的强度和硬度,又具有很好的韧性。
为了达到更优的力学性能以及更好的加工性,优选Cr的质量百分含量为0.8%。
所述Ni的质量百分含量为1.5~1.8%,例如可为1.5%、1.55%、1.6%、1.63%、1.66%、1.7%、1.72%、1.75%、1.77%或1.8%等。本发明的模具材料中,添加合适含量1.5~1.8%的Ni,不仅可以提高钢的强度而不显著降低其韧性,降低钢的脆性转变温度(即可提高钢的低温韧性),改善钢的加工性和可焊性,还可以提高钢的抗腐蚀能力,不仅能耐酸,而且还能抗碱和大气的腐蚀。为了达到更优的力学性能以及更好的加工性,优选Ni的质量百分含量为1.7%。
所述Mo的质量百分含量为0.5~0.7%,例如可为0.5%、0.52%、0.54%、0.56%、0.57%、0.6%、0.63%、0.65%、0.68%或0.7%等。
Mo对铁素体有固溶强化的作用,可以提高钢的热强度和钢的淬透性,还额可以抗氢腐蚀,但是,Mo也会导致低合金钼钢发生石墨化的倾向。因而,本发明通过控制Mo的含量到0.5~0.7%,并通过与合适含量的Mn、Ni、Cr和V等配合使用来使得得到的模具材料既具有较高的强度、硬度和韧性,又具有很长的使用寿命。
为了达到更优的力学性能以及更好的加工性,优选Mo的质量百分含量为0.7%。
所述V的质量百分含量为0.05~0.065%,例如可为0.05%、0.052%、0.054%、0.056%、0.058%、0.06%、0.063%、0.064%或0.065%等。本发明的模具材料中,添加合适含量0.05~0.065%的V,并与其他的合适含量的Ni、Mn和Mo等配合,可以提高模具材料的热强性、硬度和强度,还可以降低其塑性和韧性。为了达到更优的力学性能以及更好的加工性,优选V的质量百分含量为0.06%。
作为本发明所述模具材料的优选技术方案,一种模具材料,所述模具材料的化学组成以质量百分比计包括:
作为本发明所述模具材料的进一步优选技术方案,一种模具材料,所述模具材料的化学组成以质量百分比计包括:
优选地,所述模具材料的化学组成中还包含不可避免的夹杂。
第二方面,本发明提供如第一方面所述的模具材料的用途,所述模具材料应用于高能螺旋压力机的模座。
所述高能螺旋压力机可以是SPKA22400高能螺旋压力机或SPKA11200高能螺旋压力机等。
与已有技术相比,本发明具有如下有益效果:
本发明通过选用合适量的C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、V和Fe元素,并调整各元素的含量配合关系,在明显降低C和V的使用量的条件下,制备得到了力学性能优异的新型模具材料,大大提高了本发明的模具材料的塑性和冲击韧性,其抗拉强度在1420MPa以上,屈服强度(0.2)在1280MPa以上,延伸率在13.5%以上,收缩率在50%以上,冲击功在32J以上,硬度HRC在44.5MPa以上,延长了其用于SPKA11200或SPKA22400高能螺旋压力机模座的使用寿命,提高了生产效率,降低了生产成本。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种应用于SPKA11200/SPKA22400高能螺旋压力机模座的新型模具材料,该模具材料的化学组成以质量百分比计包括:
其余为铁(Fe)和不可避免的夹杂。
本实施例的模具材料的力学性能测试结果见表1。
实施例2
一种应用于SPKA11200/SPKA22400高能螺旋压力机模座的新型模具材料,该模具材料的化学组成以质量百分比计包括:
其余为铁(Fe)和不可避免的夹杂。
本实施例的模具材料的力学性能测试结果见表1。
实施例3
一种应用于SPKA11200/SPKA22400高能螺旋压力机模座的新型模具材料,该模具材料的化学组成以质量百分比计包括:
其余为铁(Fe)和不可避免的夹杂。
本实施例的模具材料的力学性能测试结果见表1。
实施例4
一种应用于SPKA11200/SPKA22400高能螺旋压力机模座的新型模具材料,该模具材料的化学组成以质量百分比计包括:
其余为铁(Fe)和不可避免的夹杂。
本实施例的模具材料的力学性能测试结果见表1。
实施例5
一种应用于SPKA11200/SPKA22400高能螺旋压力机模座的新型模具材料,该模具材料的化学组成以质量百分比计包括:
其余为铁(Fe)和不可避免的夹杂。
本实施例的模具材料的力学性能测试结果见表1。
对比例1
对比例1为56CrNiMoV7钢。
本对比例的56CrNiMoV7钢的力学性能测试结果见表1。
表1
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法,但本发明并不局限于上述详细方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种模具材料,其特征在于,所述模具材料的化学组成以质量百分比计包括:
2.根据权利要求1所述的模具材料,其特征在于,所述模具材料的化学组成以质量百分比计包括:
3.根据权利要求1或2所述的模具材料,其特征在于,所述模具材料的化学组成中,C的质量百分含量为0.45%。
4.根据权利要求1或2所述的模具材料,其特征在于,所述模具材料的化学组成中,Mn的质量百分含量为1%;
优选地,所述模具材料的化学组成中,Cr的质量百分含量为0.8%。
5.根据权利要求1或2所述的模具材料,其特征在于,所述模具材料的化学组成中,Ni的质量百分含量为1.7%。
6.根据权利要求1或2所述的模具材料,其特征在于,所述模具材料的化学组成中,Mo的质量百分含量为0.7%。
7.根据权利要求1或2所述的模具材料,其特征在于,所述模具材料的化学组成中,V的质量百分含量为0.06%。
8.根据权利要求1-7任一项所述的模具材料,其特征在于,所述模具材料的化学组成以质量百分比计包括:
9.根据权利要求1-8任一项所述的模具材料,其特征在于,所述模具材料的化学组成中还包含不可避免的夹杂。
10.如权利要求1-9任一项所述的模具材料的用途,其特征在于,所述模具材料应用于高能螺旋压力机的模座;
优选地,所述高能螺旋压力机的型号为SPKA22400或SPKA11200中的任意一种。
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