CN115478136A - 一种用于冷作模具厚扁钢的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于冷作模具厚扁钢的制造方法,属于冷作模具钢技术领域,制造方法为采用真空熔炼炉对钢材进行冶炼,将冶炼完成的钢水浇铸成钢锭;将钢锭进行两段加热;将加热完成的钢锭轧制得轧制钢板;将得到的钢板进行热处理,得到一种用于冷作模具厚扁钢,热处理包括淬火过程和回火过程;本发明中制得的淬火剂中的水溶性聚醚属于聚醚型淬火介质,其冷却速度可调,热稳定性好,防淬裂效果明显,无需再额外加入缓蚀剂或防锈剂,不污染金属零件表面且节约能耗。且本发明钢材中较低的碳含量而提高了钢的塑韧性;适量的Mo和V元素,确保钢具有较高的淬硬性;合金W的加入,提高了钢的强度和增加钢的耐磨性。
Description
技术领域
本发明属于冷作模具钢技术领域,具体地,涉及一种用于冷作模具厚扁钢的制造方法。
背景技术
冷作模具钢主要用于制造在室温条件下将金属材料压制成型的各式模具,包括冲裁模具,拉伸模具,弯曲、翻边模具,压印模具,冷挤压模具,冷镦模具,辊压模具和粉末压制模具等。由于所加工的对象为金属材料,且在室温加工,因此具有很大的难变形性。冷作模具钢在工作中承受相当大的压应力和摩擦力,必须具有相当高的硬度和耐磨性,为了避免冲击载荷引起的断裂和崩刃,还应具有适当好的韧性。
冷作模具钢要求高的硬度和耐磨性、高的抗弯强度和足够的韧性,以保证冲压过程的顺利进行,且冷作模具钢在存储和运输过程中,容易生锈。
发明内容
为了解决背景技术中提到的技术问题,本发明提供一种用于冷作模具厚扁钢的制造方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种用于冷作模具厚扁钢的制造方法,包括如下步骤:
采用真空熔炼炉对钢材进行冶炼,将冶炼完成的钢水浇铸成钢锭;将钢锭进行两段加热;将加热完成的钢锭轧制得轧制钢板;
将得到的钢板进行热处理,得到一种用于冷作模具厚扁钢,热处理包括淬火过程和回火过程;制造方法工艺简单、工艺条件易于控制,适于工业化生产,能够制备出耐磨性好、硬度高、耐冲击性好、热处理变形小、使用寿命长的冷作模具钢。
所述淬火过程:加热工艺为二阶段加热,第一阶段加热至800-850℃,升温速度60℃/h,保温时间1h;第二阶段加热至950-1050℃,升温速度60℃/h,保温时间2h;淬火冷却采用淬火剂;
进一步地,淬火剂通过如下步骤制备:
在氮气保护条件下,将羟基混合单体和催化剂加入反应釜中,然后加入30%的环氧丙烷和30%的环氧乙烷,在温度为100-120℃条件下,反应至反应釜内压力小于0.2MPa,然后加入剩余的环氧丙烷和环氧乙烷,保持温度不变,继续反应,至反应釜内压力小于0.1MPa,降温,得到水溶性聚醚;将水溶性聚醚、单乙醇胺、硝酸钠和水混合,制得淬火剂。
本发明中制得的淬火剂中的水溶性聚醚属于聚醚型淬火介质,其冷却速度可调,热稳定性好,防淬裂效果明显,以羟基混合单体作为起始原料,在催化剂的催化作用下,发生无规共聚,在有机物聚合物的链段中引入席夫碱结构,淬火剂中无需再额外加入缓蚀剂或防锈剂,在金属表面沉积,形成一层薄膜,不污染金属零件表面且节约能耗。
进一步地,催化剂为双金属聚醚催化剂MMC;水溶性聚醚、单乙醇胺、硝酸钠和水的质量比为10:1:1.1:90。
进一步地,羟基混合单体按重量百分比计包括:30%的乙二醇、20-30%的助剂,余量为丙三醇;羟基混合单体、环氧丙烷、环氧乙烷和催化剂质量比为15:8:8:0.5。
进一步地,助剂通过如下步骤制备:
将3,5-吡啶二甲醛和无水乙醇混合,在55℃条件下加入3-氨基-1-丙醇,加完后,加热回流反应2h,反应结束后,减压浓缩溶剂,然后用乙醇稀释,加入2-溴乙基磺酸钠,在60℃条件下搅拌4h,反应结束后,减压浓缩除去溶剂,得到助剂。
进一步地,3,5-吡啶二甲醛、3-氨基-1-丙醇和2-溴乙基磺酸钠的用量摩尔比为1:2.2:1。
进一步地,所述钢材的成分按重量百分比计如下:C:1.1-1.5%,Si:0.8-1.2%,Mn:0.5-0.6%,Cr:9-9.5%,Mo:0.8-1.5%,V:0.8-1.1%,W:0.2-0.5%,B:0.001-0.0012%,P<0.03%,S<0.03%,余量为Fe及不可避免杂质。利用Cr-Mo-V-W多合金元素合金化的特点,保证钢的淬透性的同时提高钢的强度和耐磨性,降低模具开裂的风险,提高生产成材率;且本发明钢材中较低的碳含量而提高了钢的塑韧性;适量的Mo和V元素,确保钢具有较高的淬硬性;合金W的加入,提高了钢的强度和增加钢的耐磨性。
进一步地,钢锭进行两段加热过程为:第一阶段加热至700-750℃,升温速度40℃/h,保温时间1h;第二阶段加热至1100-1150℃,升温速度40℃/h,保温3h。
进一步地,轧制钢板时开轧温度1050-1100℃,终轧温度850-930℃,总压下率70-80%。
进一步地,回火过程:回火温度380-450℃,保温时间1-3h。
本发明的有益效果:
本发明中制得的淬火剂中的水溶性聚醚属于聚醚型淬火介质,其冷却速度可调,热稳定性好,防淬裂效果明显,无需再额外加入缓蚀剂或防锈剂,不污染金属零件表面且节约能耗。
且本发明钢材中较低的碳含量而提高了钢的塑韧性;适量的Mo和V元素,确保钢具有较高的淬硬性;合金W的加入,提高了钢的强度和增加钢的耐磨性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备淬火剂:
将3,5-吡啶二甲醛和无水乙醇混合,在55℃条件下加入3-氨基-1-丙醇,加完后,加热回流反应2h,反应结束后,减压浓缩溶剂,然后用乙醇稀释,加入2-溴乙基磺酸钠,在60℃条件下搅拌4h,反应结束后,减压浓缩除去溶剂,得到助剂;3,5-吡啶二甲醛、3-氨基-1-丙醇和2-溴乙基磺酸钠的用量摩尔比为1:2.2:1;
在氮气保护条件下,将羟基混合单体和双金属聚醚催化剂MMC加入反应釜中,然后加入30%的环氧丙烷和30%的环氧乙烷,在温度为100-120℃条件下,反应至反应釜内压力小于0.2MPa,然后加入剩余的环氧丙烷和环氧乙烷,保持温度不变,继续反应,至反应釜内压力小于0.1MPa,降温,得到水溶性聚醚;将水溶性聚醚、单乙醇胺、硝酸钠和水的质量比为10:1:1.1:90混合,制得淬火剂。羟基混合单体按重量百分比计包括:30%的乙二醇、20%的助剂,余量为丙三醇。
实施例2
制备淬火剂:
将3,5-吡啶二甲醛和无水乙醇混合,在55℃条件下加入3-氨基-1-丙醇,加完后,加热回流反应2h,反应结束后,减压浓缩溶剂,然后用乙醇稀释,加入2-溴乙基磺酸钠,在60℃条件下搅拌4h,反应结束后,减压浓缩除去溶剂,得到助剂;3,5-吡啶二甲醛、3-氨基-1-丙醇和2-溴乙基磺酸钠的用量摩尔比为1:2.2:1;
在氮气保护条件下,将羟基混合单体和双金属聚醚催化剂MMC加入反应釜中,然后加入30%的环氧丙烷和30%的环氧乙烷,在温度为100-120℃条件下,反应至反应釜内压力小于0.2MPa,然后加入剩余的环氧丙烷和环氧乙烷,保持温度不变,继续反应,至反应釜内压力小于0.1MPa,降温,得到水溶性聚醚;将水溶性聚醚、单乙醇胺、硝酸钠和水的质量比为10:1:1.1:90混合,制得淬火剂。羟基混合单体按重量百分比计包括:30%的乙二醇、30%的助剂,余量为丙三醇。
实施例3
一种用于冷作模具厚扁钢的制造方法,包括如下步骤:
采用真空熔炼炉对钢材进行冶炼,将冶炼完成的钢水浇铸成钢锭;将钢锭进行两段加热;第一阶段加热至700℃,升温速度40℃/h,保温时间1h;第二阶段加热至1100℃,升温速度40℃/h,保温3h。将加热完成的钢锭轧制得轧制钢板;轧制钢板时开轧温度1050℃,终轧温度850℃,总压下率70%。
将得到的钢板进行热处理,得到一种用于冷作模具厚扁钢,热处理包括淬火过程和回火过程;
所述淬火过程:加热工艺为二阶段加热,第一阶段加热至800℃,升温速度60℃/h,保温时间1h;第二阶段加热至950℃,升温速度60℃/h,保温时间2h;淬火冷却采用实施例1制得的淬火剂;回火过程:回火温度380℃,保温时间1h。
其中,钢材的成分按重量百分比计如下:C:1.1%,Si:0.8%,Mn:0.5%,Cr:9%,Mo:0.8%,V:0.8%,W:0.2%,B:0.001%,P<0.03%,S<0.03%,余量为Fe及不可避免杂质。
实施例4
一种用于冷作模具厚扁钢的制造方法,包括如下步骤:
采用真空熔炼炉对钢材进行冶炼,将冶炼完成的钢水浇铸成钢锭;将钢锭进行两段加热;第一阶段加热至750℃,升温速度40℃/h,保温时间1h;第二阶段加热至1150℃,升温速度40℃/h,保温3h。将加热完成的钢锭轧制得轧制钢板;轧制钢板时开轧温度1100℃,终轧温度930℃,总压下率80%。
将得到的钢板进行热处理,得到一种用于冷作模具厚扁钢,热处理包括淬火过程和回火过程;
所述淬火过程:加热工艺为二阶段加热,第一阶段加热至850℃,升温速度60℃/h,保温时间1h;第二阶段加热至1050℃,升温速度60℃/h,保温时间2h;淬火冷却采用实施例2制得的淬火剂;回火过程:回火温度450℃,保温时间3h。
其中,钢材的成分按重量百分比计如下:C:1.5%,Si:1.2%,Mn:0.6%,Cr:9.5%,Mo:1.5%,V:1.1%,W:0.5%,B:0.0012%,P<0.03%,S<0.03%,余量为Fe及不可避免杂质。
对比例1
与实施例4相比,钢材的成分按重量百分比计如下:C:1.5%,Si:1.2%,Mn:0.6%,Cr:9.5%,Mo:1.5%,V:1.1%,B:0.0012%,P<0.03%,S<0.03%,余量为Fe及不可避免杂质,其余原料及制备过程保持不变。
对比例2
将实施例4中的淬火剂中的水溶性聚醚换成市场上常见的高聚醚,其余原料及制备过程保持不变。
对实施例3-4和对比例1-2制得的冷作模具厚扁钢进行测试;
在温度30℃、湿度60%的干燥条件下保持8h:再在温度为40℃、湿度95%的潮湿条件下保持16h,以上为一个循环周期,实验初始时试样在0.3%NaCl溶液中浸湿,用以诱发生锈。每循环数周期后取出,计算缓蚀率;缓蚀率的计算公式为:mo为初始重量,g/cm;m1经腐蚀处理后冷作模具厚扁钢的质量。
耐磨性测试试样:5×7×16mm;摩擦载荷为100N,转速为400r/min,无润滑,每个试样在室温测试3h后测试损失重量
表1
从上表1可知,本发明制得的冷作模具厚扁钢具有良好的耐腐蚀性,和耐磨性。
在说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明,所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于冷作模具厚扁钢的制造方法,其特征在于,包括如下步骤:
采用真空熔炼炉对钢材进行冶炼,将冶炼完成的钢水浇铸成钢锭;将钢锭进行两段加热;将加热完成的钢锭轧制得轧制钢板;将得到的钢板进行热处理,得到一种用于冷作模具厚扁钢,热处理包括淬火过程和回火过程;
所述淬火过程包括:第一阶段加热至800-850℃,升温速度60℃/h,保温时间1h;第二阶段加热至950-1050℃,升温速度60℃/h,保温时间2h;采用淬火剂进行冷却。
2.根据权利要求1所述的一种用于冷作模具厚扁钢的制造方法,其特征在于,所述淬火剂通过如下步骤制备:在氮气保护条件下,将羟基混合单体和催化剂加入反应釜中,然后加入30%的环氧丙烷和30%的环氧乙烷,在温度为100-120℃条件下,反应至反应釜内压力小于0.2MPa,然后加入剩余的环氧丙烷和环氧乙烷,保持温度不变,继续反应,至反应釜内压力小于0.1MPa,降温,得到水溶性聚醚;将水溶性聚醚、单乙醇胺、硝酸钠和水混合,制得淬火剂。
3.根据权利要求2所述的一种用于冷作模具厚扁钢的制造方法,其特征在于,羟基混合单体按重量百分比计包括:30%的乙二醇、20-30%的助剂,余量为丙三醇。
4.根据权利要求2所述的一种用于冷作模具厚扁钢的制造方法,其特征在于,助剂通过如下步骤制备:
将3,5-吡啶二甲醛和无水乙醇混合,在55℃条件下加入3-氨基-1-丙醇,加完后,加热回流反应2h,反应结束后,减压浓缩溶剂,然后用乙醇稀释,加入2-溴乙基磺酸钠,在60℃条件下搅拌4h,反应结束后,减压浓缩除去溶剂,得到助剂。
5.根据权利要求1所述的一种用于冷作模具厚扁钢的制造方法,其特征在于,所述钢材的成分按重量百分比计如下:C:1.1-1.5%,Si:0.8-1.2%,Mn:0.5-0.6%,Cr:9-9.5%,Mo:0.8-1.5%,V:0.8-1.1%,W:0.2-0.5%,B:0.001-0.0012%,P<0.03%,S<0.03%,余量为Fe及不可避免杂质。
6.根据权利要求1所述的一种用于冷作模具厚扁钢的制造方法,其特征在于,钢锭进行两段加热过程为:第一阶段加热至700-750℃,升温速度40℃/h,保温时间1h;第二阶段加热至1100-1150℃,升温速度40℃/h,保温3h。
7.根据权利要求1所述的一种用于冷作模具厚扁钢的制造方法,其特征在于,轧制钢板时开轧温度1050-1100℃,终轧温度850-930℃,总压下率70-80%。
8.根据权利要求1所述的一种用于冷作模具厚扁钢的制造方法,其特征在于,回火过程:回火温度380-450℃,保温时间1-3h。
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