CN113897539A - 一种双高碳相MoCr灰铸铁汽车覆盖件拉延模的制备方法 - Google Patents

一种双高碳相MoCr灰铸铁汽车覆盖件拉延模的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双高碳相MoCr灰铸铁汽车覆盖件拉延模的制备方法，首先通过改变材料配比，降低双高碳相MoCr灰铸铁合金碳当量，增加Cr、S元素的含量并加入促形核材料SiC，采用高效的特种合金钡硅铁孕育剂进行两次孕育处理，细化石墨组织；然后在整个拉延面随行冷铁，通过增加铁液的过冷度，从而增加冷却速度，增加碳化物；最后经过淬火处理，得到了高强度、高硬度的汽车覆盖件拉延模。本发明制备的汽车覆盖件拉延模具有高的强度、硬度，并消除了淬火后产生的麻点以及淬火硬力不足等问题，使得汽车模具质量提高，使用寿命延长，使产品在市场的竞争力得到了提高。

Description

一种双高碳相MoCr灰铸铁汽车覆盖件拉延模的制备方法
技术领域
本发明涉及一种双高碳相MoCr灰铸铁汽车覆盖件拉延模的制备方法，属于模具铸造领域。
背景技术
随着汽车行业的快速发展，汽车覆盖件拉延序外板件和内板件要求逐渐提高，传统的双相铸铁汽车覆盖件拉延模已经不能满足其性能要求。传统制备的双高碳相MoCr灰铸铁汽车覆盖件拉延模，其石墨等级比较低且石墨片较宽，基体珠光体含量不高，碳化物含量低，从而导致材料强度、硬度不足，淬火后易产生麻点以及硬力不足等问题。
改变材料配比及优化生产工艺可改变合金的微观组织数量、尺寸及分布，通过改变石墨组织、基体组织含量可以提高基体的强度、硬度，获得高强度、高硬度汽车覆盖件拉延模，并消除淬火后产生的麻点以及硬力不足等问题，具有重要的意义。
发明内容
针对上述不足，本发明提供一种高强度、高硬度的双高碳相MoCr灰铸铁汽车覆盖件拉延模制备方法，本发明获得的汽车覆盖件拉延模具有高的强度和硬度，并消除了淬火后产生的麻点以及硬力不足等问题。
本发明所采用的技术方案为：
一种双高碳相MoCr灰铸铁汽车覆盖件拉延模的合金成分按质量百分比计包括：C2.85～2.95，Si 1.5～1.6,Mn 0.9～1.0,S 0.04～0.06,P≤0.06,Mo0.4～0.5,Cr 0.5～0.55,Cu 0.5～0.6,余量Fe。
一种双高碳相MoCr灰铸铁汽车覆盖件拉延模的制备方法包括以下步骤：
步骤1：造型
对拉延面整面铺设随型冷铁，冷铁厚度为壁厚的1.2倍，冷铁采用间接冷铁，隔砂厚度为10-15mm，隔砂层砂采用铬铁矿砂；
步骤2：金属液的制备
2a、熔化前期选用小块的回炉料加入炉底，并加入1/3的增碳剂，熔化过程中加入废钢和剩余的2/3的增碳剂；
2b、在熔化至2/3前加入预处理剂90％SiC，再加入计算好的Mo、Cr、Cu合金；
2c、熔清后温度达到1400-1420℃开始光谱取样测量熔清成分，根据取样成分补充相应的合金，补充硅和锰，以及根据铁水的含硫量补充FeS；
2d、调制成分后进行高温过热静置，过热温度1500-1520℃，过热时间8-10min；
2e、过热完加少量废钢降温至1430-1450℃，进行炉口炉渣扒渣干净，然后出炉进行包内孕育；
2f、包内孕育后进行扒渣，然后将熔体进行浇注，浇注过程进行随流孕育，浇铸成型开模取样进行放冷，得到预制件；
步骤3：淬火处理
将步骤2制备的预制件用火焰烧或者用中频感应淬火进行表面淬火，淬火温度850-910℃，然后空冷，得到本发明的汽车覆盖件拉延模。
其中，步骤2a中增碳剂采用半石墨化石油焦增碳剂，固定碳98％以上，硫0.2％，氮含量小于等于800PPM。
其中，步骤2e中孕育量为铁水量的0.4％，其中2/3加入包底部，剩余1/3在出铁到一半时随出铁水进行随流加入；包内孕育剂的化学成分按质量百分比计包括：Si 70～75、Ca 1.5～2.5、Al≤1.5、Ba 4.0～6.0，余量Fe。
其中，步骤2f中的浇注温度为1360-1370℃，浇注前包口浇注口提前安装好石墨棒，石墨棒后面铺设挡渣棉并在挡渣棉上撒集渣剂，再次进行清理残渣后开始浇注；随流孕育量为铁水量的0.15％，随流孕育剂采用含Ba、Mg和稀土的PKT随流孕育剂，随流孕育剂的化学成分按质量百分比计包括：Si 65～70、Ca 1～2、Al≤1.5、Ba 4.0～6.0、Mg 0.8～1.5、Re 0.3～0.8，余量Fe。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明通过改变材料配比，降低传统双高碳相MoCr铸铁合金碳当量，增加Cr、S元素的含量并加入促形核材料SiC，阻碍石墨化，从而增加组织中自由渗碳体的含量，使得基体变为珠光体加渗碳体组织。
2、本发明采用高效的特种合金钡硅铁孕育剂进行两次孕育处理，利用合金特点促进珠光体生成、阻碍石墨二次生长，起到加强细化的作用，改变基体组织的含量。
3、本发明采用在整个拉延面随行冷铁，通过增加铁液的过冷度，先形成A型石墨，石墨的析出导致周边铁液进一步脱碳，过冷度进一步增加进而形成过冷石墨D型石墨，形成了A+D型石墨的组合体，控制了厚大断面石墨的生长，使得石墨进一步变窄、数量增多、石墨长度变短，固溶度变高，使得组织更细小，珠光体、碳化物含量增多，合金强度更高，从而获得高强度、高硬度双相铸铁汽车覆盖件拉延模。
4、本发明制备的汽车覆盖件拉延模具有更高的强度、硬度，且消除了淬火后的麻点和淬火硬力不足等问题，使得汽车模具质量提高，使用寿命延长，使产品在市场的竞争力得到了提高。
附图说明
图1为实施例1制备的合金的金相显微镜图像(100倍)；
图2为实施例2制备的合金的金相显微镜图像(100倍)；
图3为实施例3制备的合金的金相显微镜图像(100倍)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1：
步骤1：造型
对拉延面采用整面铺设随型冷铁，冷铁厚度为铸件壁厚的1.2倍，冷铁采用间接冷铁方式，隔砂厚度为12mm，隔砂层砂采用铬铁矿砂，提升冷铁的激冷效果。
步骤2：金属液的制备
2a、前期选用小块的回炉料加入炉底，并把计算好的增碳剂的1/3加入，熔化过程中加入废钢和增碳剂，熔化中期前把剩余的2/3增碳剂陆续加入。
2b、熔化中期开始加入预处理剂90％SiC，在熔化至2/3前进行加入，增硅增碳的同时脱氧脱硫净化铁液，增加石墨核心的作用；然后加入计算好的Mo(60MoFe)、Cr(60CrFe)、Cu(99.9％铜板)合金。
2c、熔清后温度达到1420℃左右开始光谱取样测量熔清成分，根据取样成分补充相应的合金主要补充硅和锰(75硅铁和70锰铁)，以及根据铁水的含硫量补充50％FeS。
2d、调制成分后进行高温过热静置，过热温度1500℃，过热时间8min。
2e、过热完加少量废钢降温至1430℃，进行炉口炉渣扒渣干净，然后出炉进行包内孕育。
2f、包内孕育后进行扒渣，然后将熔体进行浇注，浇注过程进行随流孕育，浇铸成型开模取样进行放冷，放冷时间35min，得到预制件。
步骤3：淬火处理
将步骤2制备的预制件用火焰烧或者用中频感应淬火进行表面淬火，淬火温度850℃，然后空冷，最后得到高强度、高硬度汽车覆盖件拉延模。
本实施例制备的双高碳相MoCr铸铁合金的微观组织如图1所示，由图中可知，生成的石墨等级为6级，石墨形态为A+D型且分布均匀，多个试样性能测试结果平均值为：抗拉强度353MPa、布氏硬度238HB、淬火硬度56HRC、碳化物含量12％。
实施例2：
步骤1：造型
对拉延面采用整面铺设随型冷铁，冷铁厚度为铸件壁厚的1.2倍，冷铁采用间接冷铁方式，隔砂厚度为15mm，隔砂层砂采用铬铁矿砂，提升冷铁的激冷效果。
步骤2：金属液的制备
2a、前期选用小块的回炉料加入炉底，并把计算好的增碳剂的1/3加入，熔化过程中加入废钢和增碳剂，熔化中期前把剩余的2/3增碳剂陆续加入。
2b、熔化中期开始加入预处理剂90％SiC，在熔化至2/3前进行加入，增硅增碳的同时脱氧脱硫净化铁液，增加石墨核心的作用；然后加入计算好的Mo(60MoFe)、Cr(60CrFe)、Cu(99.9％铜板)合金。
2c、熔清后温度达到1420℃左右开始光谱取样测量熔清成分，根据取样成分补充相应的合金主要补充硅和锰(75硅铁和70锰铁)，以及根据铁水的含硫量补充50％FeS。
2d、调制成分后进行高温过热静置，过热温度1520℃，过热时间10min。
2e、过热完加少量废钢降温至1430℃，进行炉口炉渣扒渣干净，然后出炉进行包内孕育。
2f、包内孕育后进行扒渣，然后将熔体进行浇注，浇注过程进行随流孕育，浇铸成型开模取样进行放冷，放冷时间25min，得到预制件。
步骤3：淬火处理
将步骤2制备的预制件用火焰烧或者用中频感应淬火进行表面淬火，淬火温度880℃，然后空冷，最后得到高强度、高硬度汽车覆盖件拉延模。
本实施例制备的双高碳相MoCr铸铁合金的微观组织如图1所示，由图中可知，生成的石墨等级为5级，石墨形态为A+D型且分布均匀，多个试样性能测试结果平均值为：抗拉强度349MPa、布氏硬度242HB、淬火硬度58HRC、碳化物含量13％。
实施例3：
步骤1：造型
对拉延面采用整面铺设随型冷铁，冷铁厚度为铸件壁厚的1.2倍，冷铁采用间接冷铁方式，隔砂厚度为10mm，隔砂层砂采用铬铁矿砂，提升冷铁的激冷效果。
步骤2：金属液的制备
2a、前期选用小块的回炉料加入炉底，并把计算好的增碳剂的1/3加入，熔化过程中加入废钢和增碳剂，熔化中期前把剩余的2/3增碳剂陆续加入。
2b、熔化中期开始加入预处理剂90％SiC，在熔化至2/3前进行加入，增硅增碳的同时脱氧脱硫净化铁液，增加石墨核心的作用；然后加入计算好的Mo(60MoFe)、Cr(60CrFe)、Cu(99.9％铜板)合金。
2c、熔清后温度达到1400℃左右开始光谱取样测量熔清成分，根据取样成分补充相应的合金主要补充硅和锰(75硅铁和70锰铁)，以及根据铁水的含硫量补充50％FeS。
2d、调制成分后进行高温过热静置，过热温度1510℃，过热时间9min。
2e、过热完加少量废钢降温至1430℃，进行炉口炉渣扒渣干净，然后出炉进行包内孕育。
2f、包内孕育后进行扒渣，然后将熔体进行浇注，浇注过程进行随流孕育，浇铸成型开模取样进行放冷，放冷时间30min，得到预制件。
步骤3：淬火处理
将步骤2制备的预制件用火焰烧或者用中频感应淬火进行表面淬火，淬火温度910℃，然后空冷，最后得到高强度、高硬度汽车覆盖件拉延模。
本实施例制备的双高碳相MoCr铸铁合金的微观组织如图1所示，由图中可知，生成的石墨等级为5级，石墨形态为A+D型且分布均匀，多个试样性能测试结果平均值为：抗拉强度351MPa、布氏硬度240HB、淬火硬度55HRC、碳化物含量11％。
以上所述是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种双高碳相MoCr灰铸铁汽车覆盖件拉延模的制备方法，其特征在于：
双高碳相MoCr灰铸铁汽车覆盖件拉延模的合金成分按质量百分比计包括：C 2.85～2.95，Si 1.5～1.6,Mn 0.9～1.0,S 0.04～0.06,P≤0.06,Mo 0.4～0.5,Cr0.5～0.55,Cu0.5～0.6,余量Fe；
双高碳相MoCr灰铸铁汽车覆盖件拉延模的制备方法包括以下步骤：
步骤1：造型
对拉延面整面铺设随型冷铁，冷铁厚度为壁厚的1.2倍，冷铁采用间接冷铁，隔砂厚度为10-15mm，隔砂层砂采用铬铁矿砂；
步骤2：金属液的制备
2a、熔化前期选用小块的回炉料加入炉底，并加入1/3的增碳剂，熔化过程中加入废钢和剩余的2/3的增碳剂；
2b、在熔化至2/3前加入预处理剂90％SiC，再加入计算好的Mo、Cr、Cu合金；
2c、熔清后温度达到1400-1420℃开始光谱取样测量熔清成分，根据取样成分补充相应的合金，补充硅和锰，以及根据铁水的含硫量补充FeS；
2d、调制成分后进行高温过热静置，过热温度1500-1520℃，过热时间8-10min；
2e、过热完加少量废钢降温至1430-1450℃，进行炉口炉渣扒渣干净，然后出炉进行包内孕育；
2f、包内孕育后进行扒渣，然后将熔体进行浇注，浇注过程进行随流孕育，浇铸成型开模取样进行放冷，得到预制件；
步骤3：淬火处理
将步骤2制备的预制件用火焰烧或者用中频感应淬火进行表面淬火，淬火温度850-910℃，然后空冷，得到本发明的汽车覆盖件拉延模。
2.根据权利要求1所述的一种双高碳相MoCr灰铸铁汽车覆盖件拉延模的制备方法，其特征在于：步骤2a中增碳剂采用半石墨化石油焦增碳剂，固定碳98％以上，硫0.2％，氮含量小于等于800PPM。
3.根据权利要求1所述的一种双高碳相MoCr灰铸铁汽车覆盖件拉延模的制备方法，其特征在于：步骤2e中孕育量为铁水量的0.4％，其中2/3加入包底部，剩余1/3在出铁到一半时随出铁水进行随流加入；包内孕育剂的化学成分按质量百分比计包括：Si 70～75、Ca1.5～2.5、Al≤1.5、Ba 4.0～6.0，余量Fe。
4.根据权利要求1所述的一种双高碳相MoCr灰铸铁汽车覆盖件拉延模的制备方法，其特征在于：步骤2f中的浇注温度为1360-1370℃，浇注前包口浇注口提前安装好石墨棒，石墨棒后面铺设挡渣棉并在挡渣棉上撒集渣剂，再次进行清理残渣后开始浇注；随流孕育量为铁水量的0.15％，随流孕育剂采用含Ba、Mg和稀土的PKT随流孕育剂，随流孕育剂的化学成分按质量百分比计包括：Si65～70、Ca 1～2、Al≤1.5、Ba 4.0～6.0、Mg 0.8～1.5、Re0.3～0.8，余量Fe。
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