CN108300947A - 一种高强度模具材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高强度模具材料及其制备方法，包括以下步骤：将原料按照质量百分比进行配料，在真空熔炼炉中熔融，熔融温度为1420‑1460℃，然后在1210‑1290℃下浇注成型，得到预制体；将所述预制体在500℃下保温2小时，然后加热至850℃保温3小时，得到高强度模具材料。与现有技术相比，本发明以Mn，C，Al，Mg，Si，K，Ni，W，Ti，Fe为原料，各个成分相互作用、相互影响，提高了制备的模具材料的强度和耐磨性能。实验结果表明，本发明制备的高强度模具材料抗拉强度为785MPa，制成的模具的使用次数在100万次以上，具有良好的耐磨性能。

Description

一种高强度模具材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及模具材料技术领域，尤其涉及一种高强度模具材料及其制备方法。
背景技术
模具作为产品的制作母体需要长期承受高温低温的交替变化，需要良好的热疲劳性能，以及良好的抗氧化性能、力学性能、耐磨性能等。按照所成型的材料的不同，模具可分为金属模具和非金属模具，金属模具由分为铸造模具和锻造模具；非金属模具分为塑料磨具和无机非金属模具。
现有技术中，模具材料及其制备方法得到了广泛的报道，例如，申请号为201610765260.7的中国专利文献报道了一种碳化硅-钢复合材料模具：模具包括内芯为碳化硅，外套为钢。所述碳化硅内芯材料的密度为3.00-3.20g/cm3；外套为钢。所述碳化硅复合材料模具的制备方法为：(1)将钢毛坯加工为圆筒状外套；(2)钢外套内腔及上下面精磨抛光；(3)碳化硅内芯四周为圆柱状，内腔根据产品形状可以是圆、方等形状；(4)碳化硅内芯与钢套过赢热配结合。申请号为201410184409.3的中国专利文献报道了一种塑木复合新材料的共挤模具，涉及新材料技术领域，包括主挤出机和辅挤出机，所述主挤出机和辅挤出机共同连接一个共挤模具，所述共挤模具的模腔包括与主挤出机连接的主挤出腔，还包括与辅挤出机连接的辅挤出腔，所述辅挤出腔通过流道连接表层材料入口，所述主挤出腔与辅挤出腔之间的腔壁上端面低于流道壁上端面，表层材料在挤出压力作用下可以越过腔壁上端面进入主挤出腔，包覆在芯层材料外表面。申请号为201310501337.6的中国专利文献报道了一种超硬材料合成用的模具，具体涉及一种用于把硬质合金刀片或金属陶瓷刀片作为基体材料通过烧结工艺制成将基体和超硬材料烧结用的模具，由以下原料制成：熔点范围为800-1000℃的低熔点物质，熔点范围为1000-1800℃的高熔点物质，在温度1300-1500℃下有特殊相变的物质。
但是，上述报道的模具材料的强度和耐磨性能有待于进一步提高。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种高强度模具材料及其制备方法，具有良好的强度和耐磨性能。
有鉴于此，本发明提供了一种高强度模具材料，包括以下重量比的成分：Mn 0.3-1.2％，C 0.5-0.9％，Al 2.3-3.1％，Mg 0.7-1.6％，Si 0.2-0.8％，K 0.5-1.3％，Ni 1.4-1.9％，W 6.1-6.6％，Ti 3.5-5.2.％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选的，Mn 0.5-1.1％。
优选的，C 0.6-0.8％。
优选的，Al 2.5-2.8％。
优选的，Mg 0.8-1.4％。
优选的，Si 0.3-0.7％。
优选的，K 0.7-1.2％。
优选的，Ni 1.5-1.9％。
优选的，W 6.1-6.4％。
相应的，本发明还提供一种上述技术方案所述的高强度模具材料，包括以下步骤：将原料按照质量百分比进行配料，在真空熔炼炉中熔融，熔融温度为1420-1460℃，然后在1210-1290℃下浇注成型，得到预制体；将所述预制体在500℃下保温2小时，然后加热至850℃保温3小时，得到高强度模具材料。
本发明提供一种高强度模具材料及其制备方法，包括以下步骤：将原料按照质量百分比进行配料，在真空熔炼炉中熔融，熔融温度为1420-1460℃，然后在1210-1290℃下浇注成型，得到预制体；将所述预制体在500℃下保温2小时，然后加热至850℃保温3小时，得到高强度模具材料。与现有技术相比，本发明以Mn，C，Al，Mg，Si，K，Ni，W，Ti，Fe为原料，各个成分相互作用、相互影响，提高了制备的模具材料的强度和耐磨性能。实验结果表明，本发明制备的高强度模具材料抗拉强度为785MPa，制成的模具的使用次数在100万次以上，具有良好的耐磨性能。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例公开了一种高强度模具材料，包括以下重量比的成分：Mn 0.3-1.2％，C 0.5-0.9％，Al 2.3-3.1％，Mg 0.7-1.6％，Si 0.2-0.8％，K 0.5-1.3％，Ni 1.4-1.9％，W 6.1-6.6％，Ti 3.5-5.2.％，余量为Fe和不可避免的杂质。
作为优选方案，Mn 0.5-1.1％，C 0.6-0.8％，Al 2.5-2.8％，Mg 0.8-1.4％，Si0.3-0.7％，K 0.7-1.2％，Ni 1.5-1.9％，W 6.1-6.4％。
相应的，本发明还提供一种上述技术方案所述的高强度模具材料，包括以下步骤：将原料按照质量百分比进行配料，在真空熔炼炉中熔融，熔融温度为1420-1460℃，然后在1210-1290℃下浇注成型，得到预制体；将所述预制体在500℃下保温2小时，然后加热至850℃保温3小时，得到高强度模具材料。
本发明提供一种高强度模具材料及其制备方法，包括以下步骤：将原料按照质量百分比进行配料，在真空熔炼炉中熔融，熔融温度为1420-1460℃，然后在1210-1290℃下浇注成型，得到预制体；将所述预制体在500℃下保温2小时，然后加热至850℃保温3小时，得到高强度模具材料。与现有技术相比，本发明以Mn，C，Al，Mg，Si，K，Ni，W，Ti，Fe为原料，各个成分相互作用、相互影响，提高了制备的模具材料的强度和耐磨性能。实验结果表明，本发明制备的高强度模具材料抗拉强度为785MPa，制成的模具的使用次数在100万次以上，具有良好的耐磨性能。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
本发明实施例采用的原料均为市购。
实施例1
一种高强度模具材料，组成成分和质量百分比为：
Mn 0.3％，C 0.9％，Al 2.3％，Mg 1.6％，Si 0.2％，K 1.3％，Ni 1.4％，W 6.6％，Ti 3.5.％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例提供的模具材料按照如下方法制备：
首先将原料按照上述质量百分比进行配料，在真空熔炼炉中熔融，熔融温度为1420-1460℃，然后在1210-1290℃下浇注成型，得到预制体；
将所述预制体在500℃下保温2小时，然后加热至850℃保温3小时，得到高强度模具材料。
对本实施例制备的高强度模具材料的性能进行检测，抗拉强度为785MPa，制成的模具的使用次数在100万次以上，具有良好的耐磨性能。
实施例2
一种高强度模具材料，组成成分和质量百分比为：
Mn 1.2％，C 0.5％，Al 3.1％，Mg 0.7％，Si 0.8％，K 0.5％，Ni 1.9％，W 6.1％，Ti 5.2.％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例提供的模具材料按照如下方法制备：
首先将原料按照上述质量百分比进行配料，在真空熔炼炉中熔融，熔融温度为1420-1460℃，然后在1210-1290℃下浇注成型，得到预制体；
将所述预制体在500℃下保温2小时，然后加热至850℃保温3小时，得到高强度模具材料。
对本实施例制备的高强度模具材料的性能进行检测，抗拉强度为782MPa，制成的模具的使用次数在100万次以上，具有良好的耐磨性能。
实施例3
一种高强度模具材料，组成成分和质量百分比为：
Mn 0.3％，C 0.5％，Al 2.3％，Mg 1.6％，Si 0.8％，K 1.3％，Ni 1.9％，W 6.1％，Ti 3.5.％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例提供的模具材料按照如下方法制备：
首先将原料按照上述质量百分比进行配料，在真空熔炼炉中熔融，熔融温度为1420-1460℃，然后在1210-1290℃下浇注成型，得到预制体；
将所述预制体在500℃下保温2小时，然后加热至850℃保温3小时，得到高强度模具材料。
对本实施例制备的高强度模具材料的性能进行检测，抗拉强度为784MPa，制成的模具的使用次数在100万次以上，具有良好的耐磨性能。
实施例4
一种高强度模具材料，组成成分和质量百分比为：
Mn 0.8％，C 0.7％，Al 2.6％，Mg 0.9％，Si 0.5％，K 0.8％，Ni 1.6％，W 6.4％，Ti 4.5.％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例提供的模具材料按照如下方法制备：
首先将原料按照上述质量百分比进行配料，在真空熔炼炉中熔融，熔融温度为1420-1460℃，然后在1210-1290℃下浇注成型，得到预制体；
将所述预制体在500℃下保温2小时，然后加热至850℃保温3小时，得到高强度模具材料。
对本实施例制备的高强度模具材料的性能进行检测，抗拉强度为783MPa，制成的模具的使用次数在100万次以上，具有良好的耐磨性能。
实施例5
一种高强度模具材料，组成成分和质量百分比为：
Mn 1.1％，C 0.8％，Al 2.4％，Mg 0.9％，Si 0.4％，K 0.7％，Ni 1.5％，W 6.2％，Ti 4.8.％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例提供的模具材料按照如下方法制备：
首先将原料按照上述质量百分比进行配料，在真空熔炼炉中熔融，熔融温度为1420-1460℃，然后在1210-1290℃下浇注成型，得到预制体；
将所述预制体在500℃下保温2小时，然后加热至850℃保温3小时，得到高强度模具材料。
对本实施例制备的高强度模具材料的性能进行检测，抗拉强度为782MPa，制成的模具的使用次数在100万次以上，具有良好的耐磨性能。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高强度模具材料，其特征在于，包括以下重量比的成分：
Mn 0.3-1.2％，C 0.5-0.9％，Al 2.3-3.1％，Mg 0.7-1.6％，Si 0.2-0.8％，K 0.5-1.3％，Ni 1.4-1.9％，W 6.1-6.6％，Ti 3.5-5.2.％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高强度模具材料，其特征在于，Mn 0.5-1.1％。
3.根据权利要求1所述的高强度模具材料，其特征在于，C 0.6-0.8％。
4.根据权利要求1所述的高强度模具材料，其特征在于，Al 2.5-2.8％。
5.根据权利要求1所述的高强度模具材料，其特征在于，Mg 0.8-1.4％。
6.根据权利要求1所述的高强度模具材料，其特征在于，Si 0.3-0.7％。
7.根据权利要求1所述的高强度模具材料，其特征在于，K 0.7-1.2％。
8.根据权利要求1所述的高强度模具材料，其特征在于，Ni 1.5-1.9％。
9.根据权利要求1所述的高强度模具材料，其特征在于，W 6.1-6.4％。
10.一种权利要求1-9任意一项所述的高强度模具材料，其特征在于，包括以下步骤：
将原料按照质量百分比进行配料，在真空熔炼炉中熔融，熔融温度为1420-1460℃，然后在1210-1290℃下浇注成型，得到预制体；将所述预制体在500℃下保温2小时，然后加热至850℃保温3小时，得到高强度模具材料。
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