CN107217217A - 一种冷冲模用高强度模具钢 - Google Patents

一种冷冲模用高强度模具钢 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种冷冲模用高强度模具钢，包括以下重量百分比的原料：C 0.5～0.9%、Ni 0.8～1.6%、Zr 0.1～0.15%、Mn 0.5～1%、Nb 0.1～0.3%、Si 0.2～0.5%、P 0.02～0.05%、S 0.02～0.05%、Zn 1～2%、Cu 1～3%、精炼剂1～2%、余量为Fe。本发明配方合理，通过严格控制原料间配比，有效的保证了所得模具钢的综合性能，控制了生产成本，其制备方法简单，制备过程环保无污染，制备成本低，所得冷冲模用高强度模具钢刚度和硬度高，耐磨性、耐腐蚀性和抗冲击性好，可广泛应用于各种冷冲模的生产，综合性价比高，使用寿命长，值得推广。

Description

一种冷冲模用高强度模具钢
技术领域
本发明涉及模具钢技术领域，尤其涉及一种冷冲模用高强度模具钢。
背景技术
冷冲压模具多为安装在压力机上在室温下施加变形力获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的特殊专用工具。在铸件生产时，冷冲压模具要承受冲击、振动、摩擦、高压、拉伸、弯扭等负荷，甚至在较高的温度下工作（如冷挤压），工作条件复杂，易发生磨损、疲劳、断裂、变形等现象。模具的好坏直接影响到后期铸件的质量，模具的寿命又决定着零件的生产成本及经济效益。随着机械加工工业的发展，生产中依靠冷冲模制造的零件越来越多，使用的冷冲模具种类越来越多。因此，对冷冲压模具用模具钢的性能要求也越来越高。现有技术中，冷冲压模具用模具钢主要为7Cr7Mo2V2Si模具钢和Cr12MoV模具钢两大类。其中7Cr7Mo2V2Si模具钢存在刚度和硬度不高，其生产的冷冲压模具在使用过程中变形量大，磨耗率大，使用寿命短等缺陷；而Cr12MoV模具钢原材料价格及加工制造成本较高，用于冷冲压模具生产，性价比较低。不仅如此，现有的模具钢在工作条件复杂的环境下，易发生磨损、疲劳、断裂、变形等现象，严重影响了后期铸件的质量，产品合格率较低，导致生产效率下降，生产效益低。基于上述陈述，本发明提出了一种冷冲模用高强度模具钢。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种冷冲模用高强度模具钢。
一种冷冲模用高强度模具钢，包括以下重量百分比的原料：C 0.5～0.9%、Ni 0.8～1.6%、Zr 0.1～0.15%、Mn 0.5～1%、Nb 0.1～0.3%、Si 0.2～0.5%、P 0.02～0.05%、S0.02～0.05%、Zn 1～2%、Cu 1～3%、精炼剂1～2%、余量为Fe。
优选的，所述的一种冷冲模用高强度模具钢，包括以下重量百分比的原料：C 0.6～0.8%、Ni 1～1.4%、Zr 0.12～0.14%、Mn 0.6～0.8%、Nb 0.15～0.25%、Si 0.3～0.4%、P0.03～0.04%、S 0.03～0.04%、Zn 1.2～1.8%、Cu 1.5～2.5%、精炼剂1.2～1.8%、余量为Fe。
优选的，所述的一种冷冲模用高强度模具钢，包括以下重量百分比的原料：C0.7%、Ni 1.2%、Zr 0.13%、Mn 0.7%、Nb 0.2%、Si 0.3%、P 0.04%、S 0.03%、Zn 1.5%、Cu 2%、精炼剂1.5%、余量为Fe。
优选的，所述精炼剂为质量比为2.5～3.2:2～2.8:1～1.2:1.5～2.2:1～3的RE、CaF2、SiO2、K2O和Fe2O3的组合物。
本发明还提出了一种冷冲模用高强度模具钢的制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述重量百分比的C、Ni、Zr、Mn、Nb、Si、P、S、Zn、Cu和Fe加入到真空熔炼炉中，抽真空至真空度为-0.1～0MPa，以100～180℃/min的速率持续升温至原料完全融化后保温，加入所述重量百分比的精炼剂，以720～850r/min的转速搅拌混合2～3h，边搅拌边通入惰性气体，完成熔炼后，扒除熔化液表面的浮渣，得纯净合金液；
S2、将步骤S1中所得的纯净合金液浇铸制成所需尺寸规格的冷冲模用模具钢铸件，并将所得铸件预冷至580～650℃，保温2～4h；
S3、以28～45℃/min的升温速率，将步骤S2中所得的保温铸件升温至1050～1250℃后，保温处理2～3h，然后循环水冷至200～280℃完成淬火处理；
S4、以18～26℃/min的升温速率，将步骤S3中淬火处理后的铸件升温至450～540℃后，保温处理3～5h进行回火处理，完成处理后自然冷却至室温即得。
本发明提出的一种冷冲模用高强度模具钢，配方合理，通过严格控制原料间配比，有效的保证了所得模具钢的综合性能，控制了生产成本，本发明将原料混合熔化后进行精炼，然后浇铸所需的模具钢，并通过严格控制淬火、回火的升温速率、保温温度和保温时间，对成型模具钢进行热处理，本发明制备方法简单，制备过程环保无污染，制备成本低，所得冷冲模用高强度模具钢刚度和硬度高，耐磨性、耐腐蚀性和抗冲击性好，可广泛应用于各种冷冲模的生产，综合性价比高，使用寿命长，值得推广。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出的一种冷冲模用高强度模具钢，包括以下重量百分比的原料：C 0.7%、Ni1.2%、Zr 0.12%、Mn 0.8%、Nb 0.2%、Si 0.4%、P 0.03%、S 0.04%、Zn 1.5%、Cu 2%、精炼剂1.5%、余量为Fe，其中精炼剂为质量比为2.8:2.4:1.1:1.8:2的RE、CaF2、SiO2、K2O和Fe2O3的组合物。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述重量百分比的C、Ni、Zr、Mn、Nb、Si、P、S、Zn、Cu和Fe加入到真空熔炼炉中，抽真空至真空度为-0.05MPa，以140℃/min的速率持续升温至原料完全融化后保温，加入所述重量百分比的精炼剂，以780r/min的转速搅拌混合2.5h，边搅拌边通入惰性气体，完成熔炼后，扒除熔化液表面的浮渣，得纯净合金液；
S2、将步骤S1中所得的纯净合金液浇铸制成所需尺寸规格的冷冲模用模具钢铸件，并将所得铸件预冷至620℃，保温3h；
S3、以38℃/min的升温速率，将步骤S2中所得的保温铸件升温至1150℃后，保温处理2.5h，然后循环水冷至240℃完成淬火处理；
S4、以22℃/min的升温速率，将步骤S3中淬火处理后的铸件升温至500℃后，保温处理4h进行回火处理，完成处理后自然冷却至室温即得。
实施例二
本发明提出的一种冷冲模用高强度模具钢，包括以下重量百分比的原料：C 0.9%、Ni1.6%、Zr 0.15%、Mn 1%、Nb 0.3%、Si 0.5%、P 0.05%、S 0.05%、Zn 2%、Cu 3%、精炼剂2%、余量为Fe，其中精炼剂为质量比为3.2:2.8:1.2:2.2:3的RE、CaF2、SiO2、K2O和Fe2O3的组合物。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述重量百分比的C、Ni、Zr、Mn、Nb、Si、P、S、Zn、Cu和Fe加入到真空熔炼炉中，抽真空至真空度为0MPa，以180℃/min的速率持续升温至原料完全融化后保温，加入所述重量百分比的精炼剂，以850r/min的转速搅拌混合2h，边搅拌边通入惰性气体，完成熔炼后，扒除熔化液表面的浮渣，得纯净合金液；
S2、将步骤S1中所得的纯净合金液浇铸制成所需尺寸规格的冷冲模用模具钢铸件，并将所得铸件预冷至650℃，保温2h；
S3、以45℃/min的升温速率，将步骤S2中所得的保温铸件升温至1250℃后，保温处理2h，然后循环水冷至280℃完成淬火处理；
S4、以26℃/min的升温速率，将步骤S3中淬火处理后的铸件升温至540℃后，保温处理3h进行回火处理，完成处理后自然冷却至室温即得。
实施例三
本发明提出的一种冷冲模用高强度模具钢，包括以下重量百分比的原料：C 0.5%、Ni0.8%、Zr 0.1%、Mn 0.5%、Nb 0.1%、Si 0.2%、P 0.02%、S 0.02%、Zn 1%、Cu 1%、精炼剂1%、余量为Fe，其中精炼剂为质量比为2.5:2:1:1.5:1的RE、CaF2、SiO2、K2O和Fe2O3的组合物。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述重量百分比的C、Ni、Zr、Mn、Nb、Si、P、S、Zn、Cu和Fe加入到真空熔炼炉中，抽真空至真空度为-0.1MPa，以100℃/min的速率持续升温至原料完全融化后保温，加入所述重量百分比的精炼剂，以720r/min的转速搅拌混合3h，边搅拌边通入惰性气体，完成熔炼后，扒除熔化液表面的浮渣，得纯净合金液；
S2、将步骤S1中所得的纯净合金液浇铸制成所需尺寸规格的冷冲模用模具钢铸件，并将所得铸件预冷至580℃，保温4h；
S3、以28℃/min的升温速率，将步骤S2中所得的保温铸件升温至1050℃后，保温处理3h，然后循环水冷至200℃完成淬火处理；
S4、以18℃/min的升温速率，将步骤S3中淬火处理后的铸件升温至450℃后，保温处理3h进行回火处理，完成处理后自然冷却至室温即得。
分别测试本发明实施例一～三中制备的冷冲模用高强度模具钢的耐磨性能和抗疲劳强度，得出如下结果：
实施例 一 二 三
摩擦系数（MPa） 0.0075 0.0083 0.0091
抗疲劳强度（MPa） 487 475 469
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种冷冲模用高强度模具钢，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：C 0.5～0.9%、Ni 0.8～1.6%、Zr 0.1～0.15%、Mn 0.5～1%、Nb 0.1～0.3%、Si 0.2～0.5%、P 0.02～0.05%、S 0.02～0.05%、Zn 1～2%、Cu 1～3%、精炼剂1～2%、余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种冷冲模用高强度模具钢，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：C 0.6～0.8%、Ni 1～1.4%、Zr 0.12～0.14%、Mn 0.6～0.8%、Nb 0.15～0.25%、Si0.3～0.4%、P 0.03～0.04%、S 0.03～0.04%、Zn 1.2～1.8%、Cu 1.5～2.5%、精炼剂1.2～1.8%、余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种冷冲模用高强度模具钢，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：C 0.7%、Ni 1.2%、Zr 0.13%、Mn 0.7%、Nb 0.2%、Si 0.3%、P 0.04%、S 0.03%、Zn1.5%、Cu 2%、精炼剂1.5%、余量为Fe。
4.根据权利要求1所述的一种冷冲模用高强度模具钢，其特征在于，所述精炼剂为质量比为2.5～3.2:2～2.8:1～1.2:1.5～2.2:1～3的RE、CaF2、SiO2、K2O和Fe2O3的组合物。
5.一种根据权利要求1-4中的任一项所述的冷冲模用高强度模具钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将所述重量百分比的C、Ni、Zr、Mn、Nb、Si、P、S、Zn、Cu和Fe加入到真空熔炼炉中，抽真空至真空度为-0.1～0MPa，以100～180℃/min的速率持续升温至原料完全融化后保温，加入所述重量百分比的精炼剂，以720～850r/min的转速搅拌混合2～3h，边搅拌边通入惰性气体，完成熔炼后，扒除熔化液表面的浮渣，得纯净合金液；
S2、将步骤S1中所得的纯净合金液浇铸制成所需尺寸规格的冷冲模用模具钢铸件，并将所得铸件预冷至580～650℃，保温2～4h；
S3、以28～45℃/min的升温速率，将步骤S2中所得的保温铸件升温至1050～1250℃后，保温处理2～3h，然后循环水冷至200～280℃完成淬火处理；
S4、以18～26℃/min的升温速率，将步骤S3中淬火处理后的铸件升温至450～540℃后，保温处理3～5h进行回火处理，完成处理后自然冷却至室温即得。
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