CN115094302A - 用于大型汽车覆盖件成形类模具的Mo-Cr-Cu系材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于大型汽车覆盖件成形类模具的Mo‑Cr‑Cu系材料及其制备方法,材料由以下重量百分比的化学成分组成:C:2.90~3.20%、Si:1.40~1.60%、Mn:0.80~1.10%、P≤0.045%、S:0.06~0.12%、Mo:0.40~0.60%、Cr:0.30~0.50%、Cu:0.50~0.70%、余量为Fe和其他不可避免的杂质。制备方法包括:S1、配制用于制备Mo‑Cr‑Cu系材料的原料,采用中频炉进行熔炼;S2、出炉时添加孕育剂进行孕育处理;S3、将铁水浇入型腔内进行浇注,浇注完后进行保温、冷却。本发明通过选用Mo、Cr元素保证了材质的淬透性、淬硬性满足模具耐磨的特性使用性能要求,而添加Cu元素,弥散、均匀化基体中的碳化物,避免了组织中碳化物的集中分布,从而以解决模具材质的开裂和加工困难问题。
Description
技术领域
本发明属于汽车覆盖件类模具制造技术领域,具体涉及一种用于大型汽车覆盖件成形类模具的Mo-Cr-Cu系材料及其制备方法。
背景技术
目前国内外生产大型汽车覆盖件类模具所使用的方法全部为消失模实型铸造工艺技术。汽车模具材料有灰口铸铁(HT250、HT300)、合金灰口铸铁(MT-Mo-Cr)、普通球墨铸铁(QT500-7、QT600-3)、合金球墨铸铁(QT600-3A、QT700-2)和少量铸钢。然而拉延、整形等成形类模具由于其工作中的特殊性,需要一定的抗耐磨性,因此在传统的选材上两种材质:一是Mo-Cr系的合金灰口铸铁(MT-Mo-Cr);另一种是Mo-Ni-Cu系的合金球墨铸铁(QT600-3A、QT700-2)。
Mo-Ni-Cu系的合金球墨铸铁由于其铸造过程中特殊性,过程控制比较复杂,很多的铸造企业还没有完全的掌握用球铁生产这种大型成形覆盖件模具(比如:车门、引擎盖、车顶等)的能力,选用的仍是MT-Mo-Cr。但是在生产该材质的过程中,时常发生铸件的开裂和加工困难等问题,影响着材质的推广应用。
通常的MT-Mo-Cr其性能、组织要求如下:
传统的MT-Mo-Cr材质采用Mo-Cr系工艺生产的铸件其主要的问题就是开裂和加工困难。经过分析,造成铸件开裂的和加工困难的主要原因是铸件的组织中形成有集中大块状的碳化物。
发明内容
为了克服上述现有背景技术的不足之处,本发明的目的在于提供一种用于大型汽车覆盖件成形类模具的Mo-Cr-Cu系材料及其制备方法。通过选用Mo、Cr元素保证了材质的淬透性、淬硬性满足模具耐磨的特性使用性能要求,而添加Cu元素,弥散、均匀化了基体中的碳化物,避免了组织中碳化物的集中分布,从而以解决模具材质的开裂和加工困难问题。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一方面,本发明提供一种用于大型汽车覆盖件成形类模具的Mo-Cr-Cu系材料,由以下重量百分比的化学成分组成:C:2.90~3.20%、Si:1.40~1.60%、Mn:0.80~1.10%、P≤0.045%、S:0.06~0.12%、Mo:0.40~0.60%、Cr:0.30~0.50%、Cu:0.50~0.70%、余量为Fe和其他不可避免的杂质。
优选的,所述Mo-Cr-Cu系材料的由以下重量百分比的化学成分组成:C:3.00%、Si:1.55%、Mn:1.00%、P≤0.028%、S:0.080%、Mo:0.50%、Cr:0.40%、Cu:0.60%、余量为Fe和其他不可避免的杂质。
另一方面,本发明提供一种用于大型汽车覆盖件成形类模具的Mo-Cr-Cu系材料的制备方法,包括:
S1、配制用于制备如前所述的Mo-Cr-Cu系材料的原料,采用中频熔炼炉进行熔炼;
S2、出炉时添加孕育剂进行孕育处理;
S3、将铁水浇入型腔内进行浇注,浇注完后进行保温、冷却。
优选的,所述步骤S1中,原料由以下重量百分比的组分组成:10~30%生铁、40~60%废钢、10~30%回炉料。
优选的,所述步骤S1中,熔炼温度控制在1480-1520℃。
优选的,所述步骤S2中,孕育剂的加入量为铁水量的0.3-0.7%。
优选的,所述步骤S2中,孕育剂选用长效孕育剂FeBa5Si65。
优选的,所述步骤S2中,出炉温度控制在1470~1500℃。
优选的,所述步骤S3中,浇注温度控制在1410±10℃。
优选的,所述步骤S3中,保温时间按照与所浇注铁水重量的3-6h/t进行保温。
本发明Mo-Cr-Cu系材料的成分选择说明如下:
本发明的C含量选择在2.90~3.20%、Si含量选择在1.40~1.60%。解决是材质的铸造性能。保证在一定的温度下铁液有一定的充型、补缩能力,以获得完美的铸件轮廓。
本发明的S含量选择0.06~0.12%。增加铁液的形核质点数,强化铁液孕育处理过程中孕育处理效果,提高、保证材质的机械性能。
本发明的Mo含量选择在0.40~0.60%、本发明的Cr含量选择在0.30~0.50%。通过Mo、Cr的合金搭配,提高材质中的珠光体含量的同时细化珠光体基体组织,其最终目的是提高材质的淬透性、淬硬性(淬火硬度HRC≥48,淬火层深度≥1.5mm)。模具材料的淬火硬度提高后,模具耐磨性能得以提高,从而满足模具的冲压使用周期。
本发明的Cu含量选择在0.50~0.70%。添加Cu元素,减少、弥散、均匀了基体中的碳化物,避免了组织中碳化物的集中分布,从而以解决模具材质的开裂和加工困难问题。
与现有技术相比,本发明所制备的Mo-Cr-Cu系材料,其取得的有益效果有:
本发明通过选用Mo、Cr元素保证了材质的淬透性、淬硬性满足模具耐磨的特性使用性能要求,而添加Cu元素,弥散、均匀化了基体中的碳化物,避免了组织中碳化物的集中分布,从而以解决模具材质的开裂和加工困难问题。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的Mo-Cr-Cu系材料的金相组织图;
图2是本发明实施例2制备的Mo-Cr-Cu系材料的金相组织图;
图3是本发明实施例3制备的Mo-Cr-Cu系材料的金相组织图;
图4是本发明实施例4制备的Mo-Cr-Cu系材料的金相组织图;
图5是本发明实施例5制备的Mo-Cr-Cu系材料的金相组织图;
图6是本发明实施例6制备的Mo-Cr-Cu系材料的金相组织图;
图7是本发明实施例7制备的Mo-Cr-Cu系材料的金相组织图;
图8是本发明实施例7制备的Mo-Cr-Cu系材料淬火后的组织图;
图9是本发明实施例8制备的Mo-Cr-Cu系材料的金相组织图;
图10是本发明实施例9制备的Mo-Cr-Cu系材料的金相组织图;
图11是本发明实施例10制备的Mo-Cr-Cu系材料的金相组织图;
图12是本发明对比例1制备的Mo-Cr-Cu系材料的金相组织图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述,但是不能理解为对本专利的限制,仅作举例而已。
下述实施例中所述试验方法或测试方法,如无特殊说明,均为常规方法;所述试剂和材料,如无特殊说明,均从常规商业途径获得,或以常规方法制备。
下面结合附图1-12、具体实施例和对比例1对本发明作进一步的详细说明。
本发明实施例1~10和对比例1的化学组分及重量百分含量的取值如表1所示。
本发明实施例1~10和对比例1的制备工艺参数的取值如表2所示。
本发明实施例1~10和对比例1的力学性能检测情况如表3所示,组织面貌如图1-12所示。
本发明提供一种用于大型汽车覆盖件成形类模具的Mo-Cr-Cu系材料,其由以下重量百分比的化学成分组成:C:2.90~3.20%、Si:1.40~1.60%、Mn:0.80~1.10%、P≤0.045%、S:0.06~0.12%、Mo:0.40~0.60%、Cr:0.30~0.50%、Cu:0.50~0.70%、余量为Fe和其他不可避免的杂质。
本发明还提供一种制备用于大型汽车覆盖件成形类模具的Mo-Cr-Cu系材料的方法,采用消失模实型铸造工艺,该方法包括:
S1、配制用于制备Mo-Cr-Cu系材料的材料成分配比,采用中频熔炼炉进行熔炼;
S2、出炉时添加长效FeBa5Si65孕育剂进行孕育处理;
S3、将铁水浇入型腔内进行浇注,浇注完后进行保温、冷却。
所述步骤S1中,原料由以下重量百分比的组分组成:10~30%生铁、40~60%废钢、10~30%回炉料。
所述步骤S1中,熔炼温度控制在1480-1520℃,优选1500℃。
所述步骤S2中,孕育剂的加入量为铁水量的0.30-0.7%,优选0.5%。
所述步骤S2中,出炉前进行扒渣、出渣处理;出炉温度控制在1470~1500℃,优选1480℃,孕育剂型号选用FeBa5Si65。
所述步骤S3中,浇注温度控制在1410±10℃,优选1410℃。
所述步骤S3中,保温时间按照与所浇注铁水重量的3-6h/t进行保温,优选5h/t。
表1为本发明各实施例原料的组分及重量百分含量、成品的化学成分及重量百分含量列表
表2为本发明各实施例及对比例1的制备工艺参数列表
表3为本发明各实施例及对比例1的性能检测情况列表
注:淬火采用火焰(氧气+乙炔)手工表面淬火(淬火温度830~860℃)工艺。
通过对实施例1-10的理化综合性能数据可知,可以达到抗拉强度Rm340~390MPa,硬度HB200~220,淬火硬度HRC50-53,淬火层深度1.8-2.3mm;组织中的碳化物控制在5%以下,且弥散、均匀分布,消除集中分布状态(如图1-11);10组实施例综合性能完全能满足模具的使用性能要求。
就各项综合指标而言,本发明的最佳实施例为实施例7,其抗拉强度达到380MPa,硬度为212,可以在确保较高的抗拉强度的前提下,得到理想的加工硬度;其组织中的碳化物完全弥散(如图7所示);其淬火硬度平均值HRC53,淬火层深度2.3mm(如图8所示)。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,上述优选实施方式不应视为对本发明的限制,本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的精神和范围内,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于大型汽车覆盖件成形类模具的Mo-Cr-Cu系材料,其特征在于,由以下重量百分比的化学成分组成:C:2.90~3.20%、Si:1.40~1.60%、Mn:0.80~1.10%、P≤0.045%、S:0.06~0.12%、Mo:0.40~0.60%、Cr:0.30~0.50%、Cu:0.50~0.70%、余量为Fe和其他不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的用于大型汽车覆盖件成形类模具的Mo-Cr-Cu系材料,其特征在于,所述Mo-Cr-Cu系材料由以下重量百分比的化学成分组成:C:3.00%、Si:1.55%、Mn:1.00%、P≤0.028%、S:0.080%、Mo:0.50%、Cr:0.40%、Cu:0.60%、余量为Fe和其他不可避免的杂质。
3.一种用于大型汽车覆盖件成形类模具的Mo-Cr-Cu系材料的制备方法,其特征在于,包括:
S1、配制用于制备权利要求1所述的Mo-Cr-Cu系材料的原料,采用中频熔炼炉进行熔炼;
S2、出炉时添加孕育剂进行孕育处理;
S3、将铁水浇入型腔内进行浇注,浇注完后进行保温、冷却。
4.根据权利要求3所述的用于大型汽车覆盖件成形类模具的Mo-Cr-Cu系材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中,原料由以下重量百分比的组分组成:10~30%生铁、40~60%废钢、10~30%回炉料。
5.根据权利要求3所述的用于大型汽车覆盖件成形类模具的Mo-Cr-Cu系材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中,熔炼温度控制在1480-1520℃。
6.根据权利要求3所述的用于大型汽车覆盖件成形类模具的Mo-Cr-Cu系材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中,孕育剂加入量为铁水量的0.3-0.7%。
7.根据权利要求3所述的用于大型汽车覆盖件成形类模具的Mo-Cr-Cu系材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中,孕育剂选用长效孕育剂FeBa5Si65。
8.根据权利要求3所述的用于大型汽车覆盖件成形类模具的Mo-Cr-Cu系材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中,出炉温度控制在1470~1500℃。
9.根据权利要求3所述的用于大型汽车覆盖件成形类模具的Mo-Cr-Cu系材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S3中,浇注温度控制在1410±10℃。
10.根据权利要求3所述的用于大型汽车覆盖件成形类模具的Mo-Cr-Cu系材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S3中,保温时间按照与所浇注铁水重量的3-6h/t进行保温。
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