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

一种模具材料及其在高能螺旋压力机的模座的用途
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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