CN116219308A - 一种便于热处理的模具钢及其制备方法 - Google Patents
一种便于热处理的模具钢及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116219308A CN116219308A CN202210314437.7A CN202210314437A CN116219308A CN 116219308 A CN116219308 A CN 116219308A CN 202210314437 A CN202210314437 A CN 202210314437A CN 116219308 A CN116219308 A CN 116219308A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- die steel
- steel
- heat treatment
- die
- treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 145
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 145
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 15
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 63
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 63
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 46
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims description 30
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 23
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 claims description 23
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 21
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 21
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 17
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 17
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 16
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 15
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 10
- URXNVXOMQQCBHS-UHFFFAOYSA-N naphthalene;sodium Chemical compound [Na].C1=CC=CC2=CC=CC=C21 URXNVXOMQQCBHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- HASUJDLTAYUWCO-UHFFFAOYSA-N 2-aminoundecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCC(N)C(O)=O HASUJDLTAYUWCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 claims description 7
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 claims description 7
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 7
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 15
- WHJFNYXPKGDKBB-UHFFFAOYSA-N hafnium;methane Chemical compound C.[Hf] WHJFNYXPKGDKBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 8
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 abstract description 5
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000002932 luster Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical group FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
- B05D7/14—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to metal, e.g. car bodies
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
- C21C7/06—Deoxidising, e.g. killing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/26—Methods of annealing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D2506/00—Halogenated polymers
- B05D2506/10—Fluorinated polymers
- B05D2506/15—Polytetrafluoroethylene [PTFE]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种便于热处理的模具钢，模具钢中各成分按其重量配比为：C：0.3‑0.8％，Cr：2.0‑3.2％，V：0.5‑1.2％，Mo：0.4‑1.5％，Nb：0.3‑1.6％，HfC:0.3‑0.8％，余量为Fe，本发明还公开了该种模具钢的制备方法；与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明通过在组成中加入碳化铪，使得铸造钢的枝晶组织得到了不同程度的细化，且由于本发明中Cr元素的含量较高，因此原料组成中的Cr元素在制备过程中扩散程度增加，使氧化层中的CrxOy含量增加，从而提高了抗氧化性能，减缓了疲劳裂纹的萌生和扩展，最终增强制得的模具钢的耐磨损性能；本发明通过调整模具钢的组分，并结合涂层涂覆工艺，使得模具钢只需要使用一般热处理工艺，就具备高耐磨性和高机械强度。
Description
技术领域
本发明涉及钢技术领域，具体而言，涉及一种便于热处理的模具钢及其制备方法。
背景技术
冲压模具(简称冷冲模)多为安装在压力机上对放置在内的板料在室温下施加变形力，使其产生变形，从而获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的特殊专用工具，冷冲模具已从原来单冲落料、单冲孔模具发展为落料、冲孔复合模。又由于冷冲模架标准件的出现，使模具设计结构形式多种，精度也由此提高。同时，为提高冷冲模具的使用寿命，便于其在成型磨削、电脉冲和线切割机等机床使用，采用硬质合金为模具材料的热处理工艺相对复杂，这在工厂生产应用中，会大大提升用工成本；且在使用中，这些钢材即使经过复杂的热处理工艺，其制得的模具钢的强度及硬度较低，使得模具的耐磨性差，光洁度低，使用寿命也低，从而影响模具的使用寿命、进一步增加企业的使用成本。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种便于热处理的模具钢，其不仅具有高耐磨性能，且机械强度高，制备该种模具钢时采用的热处理方法简单，且由此制得的冲压模具使用寿命高，能降低企业的使用成本。
为解决上述问题，本发明提供一种便于热处理的模具钢，所述的模具钢中各成分按其重量配比为：C：0.3-0.8％，Cr：2.0-3.2％，V：0.5-1.2％，Mo：0.4-1.5％，Nb：0.3-1.6％，HfC:0.3-0.8％，余量为Fe。
作为优选，所述的便于热处理的模具钢中各成分按其重量配比为：C：0.5-0.7％，Cr：2.2-2.8％，V：0.7-1.0％，Mo：0.6-1.1％，Nb：0.5-1.3％，HfC:0.5-0.6％，余量为Fe。
碳化铪(HfC)为灰色带金属光泽的固体，是已知单一化合物中熔点最高者，是高熔点金属熔炼坩埚内衬的良好材料，具有高熔点、高硬度、高温强度较好、耐腐蚀性较好和热导率较低等优异特性，可作硬质合金的添加剂。本发明在原料中加入碳化铪后，铸造钢的枝晶组织得到了不同程度的细化，且由于本发明中Cr元素的含量较高，因此原料组成中的Cr元素在制备过程中扩散程度增加，使氧化层中的CrxOy含量增加，从而提高了抗氧化性能，减缓了疲劳裂纹的萌生和扩展；而枝晶细化和抗高温氧化性能的提高使模具钢的屈服强度提高，使疲劳裂纹萌生所需的应力集中的门槛值增大，从而增强制得的模具钢的耐磨损性能。
本发明的另一个目的在于提供一种便于热处理的模具钢的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：
S1、熔炼：配料，并将原料投入中频炉中熔炼，当钢液温度为1200-1500℃时，对钢液进行脱氧处理，脱氧处理后再对钢液进行孕育处理，浇注得模具钢坯件；
S2、热处理：对模具钢坯件进行退火处理和淬火处理后再进行回火处理得模具钢半成品；
S3、涂层涂覆：将模具钢半成品进行活化，一次清洗后浸没在聚四氟乙烯组装溶液中，涂层涂覆后取出并进行二次清洗，烘烤60-80min得模具钢成品。
本发明在模具钢表面涂覆了PTFE涂层，对分子结构而言，一般聚烯烃分子的碳链呈锯齿形，如将氢原子换成氟原子，由于氟原子的电负性大，原子半径小，C-F键短，键能高达500kj/mol，对称分布，加之氟原子极化率低，碳氟化合物的介电常数和损耗因子很小，所以在化学上表现出高度的惰性。全氟碳链中，2个氟原子的范德华半径之和为0.27nm，基本上将C-C-C键包围填充，这种几乎无空隙的空间屏障使得任何原子或基团都不能进入而破坏C-C键。由于PTFE主链具有高度的刚性及良好的结晶性，而且不带任何功能基团，这使得其加工性、溶解性和相容性都很差，同时，PTFE(聚四氟乙烯)具有低的摩擦系数,是一种耐磨性能和热稳定性能都十分优良的减摩自润滑材料,能够渗入到膜的多孔质中及被覆在表面上,提高了材料的抗磨损性能。
作为优选，所述步骤S1中，脱氧处理包括如下步骤：在钢液中加入重量百分含量为0.5-0.8％的Mn、1-2％的Si进行预脱氧，在钢液表面薄渣形成后，加入炭粉终脱氧。
作为优选，所述步骤S1中，孕育处理采用冲入法，孕育剂为75SiFe。申请人经过多次试验得到，经75SiFe孕育处理的模具钢中，石墨析出数量最多，且石墨片的长度增加、局部出现了菊花状石墨。同时，由于Si是一种强烈促进石墨化元素，在本发明中添加75SiFe后，铁液的白口倾向显著降低，石墨析出数量增加、尺寸增大。
作为优选，所述步骤S2中，退火处理的温度为700-800℃，淬火处理的温度为960-1050℃，淬火处理的介质为机油，回火处理的温度为400-500℃，回火介质为空气，回火保温的时间为2-2.5h。
作为优选，所述步骤S3中，活化时间为20-30s，活化溶液为6-8mol/L的硝酸溶液。本发明在涂覆模具钢半成品之前，先对其进行了活化处理，经过活化处理后的模具钢半成品表面会形成一层铬氧化膜，不仅可以防止有害离子对模具钢表面产生有害侵蚀，且其生成的铬氧化膜的微孔隙能在后续的聚四氟乙烯涂层涂覆中，将PTFE颗粒引入到微孔隙中填满，由此制得的模具钢在使用中，碰到摩擦磨损时，将两个摩擦表面隔开，从而提供一个低剪切阻力的界面，因而可以有效降低摩擦系数，并避免发生粘着。从一定角度上看，本发明制备方法通过活化和涂层涂覆，在模具钢表面生成了复合涂层，且通过活化层产生的微孔能通过PTFE涂层中的PTFE颗粒进行封孔处理，从而进一步提高模具钢的耐摩擦和耐腐蚀性能。
作为优选，所述步骤S3中，聚四氟乙烯组装溶液的制备方法包括如下步骤：将聚四氟乙烯超细颗粒经钠萘活化液活化处理后，表面接枝氨基十一酸分子，过滤取出超细颗粒，用丙酮反复冲洗数次，并干燥，再将接枝后的PTFE颗粒分散于正己烷溶液中。聚四氟乙烯超细颗粒具有优异的化学稳定性和机械性能，但是聚四氟乙烯颗粒的表面润湿性极差，难与其它材料结合，因此，若直接利用聚四氟乙烯颗粒在模具钢表面制备涂层，其无法有序地固定在金属表面。因此，本发明对聚四氟乙烯颗粒进行表面改性处理，先采用钠萘活化液对聚四氟乙烯颗粒进行活化处理，以引入羟基、羰基、羧基等官能团，通过缩合反应将氨基十一酸碳链接枝于活化后的聚四氟乙烯超细颗粒表面，以便在涂层涂覆中，通过氨基十一酸碳链的连接，将聚四氟乙烯颗粒有序的固定在金属表面。
作为优选，所述步骤S3中，一次清洗和二次清洗的洗液为无水乙醇，所述的烘烤温度为100-120℃。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：其一、本发明通过在组成中加入碳化铪，使得铸造钢的枝晶组织得到了不同程度的细化，且由于本发明中Cr元素的含量较高，因此原料组成中的Cr元素在制备过程中扩散程度增加，使氧化层中的CrxOy含量增加，从而提高了抗氧化性能，减缓了疲劳裂纹的萌生和扩展，最终增强制得的模具钢的耐磨损性能；其二，本发明将模具钢半成品活化处理和聚四氟乙烯涂层涂覆相结合，能通过活化层产生的微孔能通过PTFE涂层中的PTFE颗粒进行封孔处理，使得制得的模具钢表面形成致密层；其三、本发明对聚四氟乙烯颗粒进行活化处理，在涂层涂覆中，通过氨基十一酸碳链的连接，将聚四氟乙烯颗粒有序的固定在金属表面，从而进一步提高模具钢的耐摩擦和耐腐蚀性能；其四、本发明通过调整模具钢的组分，并结合涂层涂覆工艺，使得模具钢只需要使用一般热处理工艺，就具备高耐磨性和高机械强度。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面对本发明的具体实施例做详细的说明。
实施例1
本实施例中，便于热处理的模具钢中各成分按其重量配比为：C：0.3％，Cr：2.0％，V：0.5％，Mo：0.4％，Nb：0.3％，HfC:0.3％，余量为Fe，制备方法如下：
S1、熔炼：按照模具钢的组分进行配料，并将原料投入中频炉中熔炼，当钢液温度为1200℃时，对钢液进行脱氧处理，脱氧处理包括如下步骤：在钢液中加入重量百分含量为0.5％的Mn、1％的Si进行预脱氧，在钢液表面薄渣形成后，加入炭粉终脱氧，脱氧处理后再对钢液通过冲入法进行孕育处理，孕育剂为75SiFe，最后浇注得模具钢坯件；
S2、热处理：对模具钢坯件进行退火处理和淬火处理后再进行回火处理得模具钢半成品，本发明实施例中，退火处理的温度为700℃，淬火处理的温度为960℃，淬火处理的介质为机油，回火处理的温度为400℃，回火介质为空气，回火保温的时间为2h；
S3、涂层涂覆：将聚四氟乙烯超细颗粒经钠萘活化液活化处理后，表面接枝氨基十一酸分子，过滤取出超细颗粒，用丙酮反复冲洗数次，并干燥，再将接枝后的PTFE颗粒分散于正己烷溶液中得聚四氟乙烯组装溶液，然后将模具钢半成品用6mol/L的硝酸溶液先进行活化，活化时间为20s，用无水乙醇进行一次清洗后浸没在聚四氟乙烯组装溶液中，涂层涂覆后取出并用无水乙醇进行二次清洗，最后在100℃下烘烤60min得模具钢成品。
实施例2
本实施例中，便于热处理的模具钢中各成分按其重量配比为：C：0.5％，Cr：2.2％，V：0.7％，Mo：0.6％，Nb：0.5％，HfC:0.5％，余量为Fe，制备方法如下：
S1、熔炼：按照模具钢的组分进行配料，并将原料投入中频炉中熔炼，当钢液温度为1200-1500℃时，对钢液进行脱氧处理，脱氧处理包括如下步骤：在钢液中加入重量百分含量为0.6％的Mn、1.2％的Si进行预脱氧，在钢液表面薄渣形成后，加入炭粉终脱氧，脱氧处理后再对钢液通过冲入法进行孕育处理，孕育剂为75SiFe，最后浇注得模具钢坯件；
S2、热处理：对模具钢坯件进行退火处理和淬火处理后再进行回火处理得模具钢半成品，本发明实施例中，退火处理的温度为720℃，淬火处理的温度为980℃，淬火处理的介质为机油，回火处理的温度为420℃，回火介质为空气，回火保温的时间为2.1h；
S3、涂层涂覆：将聚四氟乙烯超细颗粒经钠萘活化液活化处理后，表面接枝氨基十一酸分子，过滤取出超细颗粒，用丙酮反复冲洗数次，并干燥，再将接枝后的PTFE颗粒分散于正己烷溶液中得聚四氟乙烯组装溶液，然后将模具钢半成品用6.5mol/L的硝酸溶液先进行活化，活化时间为22s，用无水乙醇进行一次清洗后浸没在聚四氟乙烯组装溶液中，涂层涂覆后取出并用无水乙醇进行二次清洗，最后在105℃下烘烤65min得模具钢成品。
实施例3
本实施例中，便于热处理的模具钢中各成分按其重量配比为：C：0.6％，Cr：2.5％，V：0.8％，Mo：0.8％，Nb：0.9％，HfC:0.55％，余量为Fe，制备方法如下：
S1、熔炼：按照模具钢的组分进行配料，并将原料投入中频炉中熔炼，当钢液温度为1300℃时，对钢液进行脱氧处理，脱氧处理包括如下步骤：在钢液中加入重量百分含量为0.65％的Mn、1.5％的Si进行预脱氧，在钢液表面薄渣形成后，加入炭粉终脱氧，脱氧处理后再对钢液通过冲入法进行孕育处理，孕育剂为75SiFe，最后浇注得模具钢坯件；
S2、热处理：对模具钢坯件进行退火处理和淬火处理后再进行回火处理得模具钢半成品，本发明实施例中，退火处理的温度为750℃，淬火处理的温度为1000℃，淬火处理的介质为机油，回火处理的温度为450℃，回火介质为空气，回火保温的时间为2.2h；
S3、涂层涂覆：将聚四氟乙烯超细颗粒经钠萘活化液活化处理后，表面接枝氨基十一酸分子，过滤取出超细颗粒，用丙酮反复冲洗数次，并干燥，再将接枝后的PTFE颗粒分散于正己烷溶液中得聚四氟乙烯组装溶液，然后将模具钢半成品用7mol/L的硝酸溶液先进行活化，活化时间为25s，用无水乙醇进行一次清洗后浸没在聚四氟乙烯组装溶液中，涂层涂覆后取出并用无水乙醇进行二次清洗，最后在110℃下烘烤70min得模具钢成品。
实施例4
本实施例中，便于热处理的模具钢中各成分按其重量配比为：C：0.7％，Cr：2.8％，V：1.0％，Mo：1.1％，Nb：1.3％，HfC:0.6％，余量为Fe，制备方法如下：
S1、熔炼：按照模具钢的组分进行配料，并将原料投入中频炉中熔炼，当钢液温度为1400℃时，对钢液进行脱氧处理，脱氧处理包括如下步骤：在钢液中加入重量百分含量为0.7％的Mn、1.8％的Si进行预脱氧，在钢液表面薄渣形成后，加入炭粉终脱氧，脱氧处理后再对钢液通过冲入法进行孕育处理，孕育剂为75SiFe，最后浇注得模具钢坯件；
S2、热处理：对模具钢坯件进行退火处理和淬火处理后再进行回火处理得模具钢半成品，本发明实施例中，退火处理的温度为780℃，淬火处理的温度为1020℃，淬火处理的介质为机油，回火处理的温度为480℃，回火介质为空气，回火保温的时间为2.4h；
S3、涂层涂覆：将聚四氟乙烯超细颗粒经钠萘活化液活化处理后，表面接枝氨基十一酸分子，过滤取出超细颗粒，用丙酮反复冲洗数次，并干燥，再将接枝后的PTFE颗粒分散于正己烷溶液中得聚四氟乙烯组装溶液，然后将模具钢半成品用7.5mol/L的硝酸溶液先进行活化，活化时间为28s，用无水乙醇进行一次清洗后浸没在聚四氟乙烯组装溶液中，涂层涂覆后取出并用无水乙醇进行二次清洗，最后在115℃下烘烤75min得模具钢成品。
实施例5
本实施例中，便于热处理的模具钢中各成分按其重量配比为：C：0.8％，Cr：3.2％，V：1.2％，Mo：1.5％，Nb：1.6％，HfC:0.8％，余量为Fe，制备方法如下：
S1、熔炼：按照模具钢的组分进行配料，并将原料投入中频炉中熔炼，当钢液温度为1500℃时，对钢液进行脱氧处理，脱氧处理包括如下步骤：在钢液中加入重量百分含量为0.8％的Mn、2％的Si进行预脱氧，在钢液表面薄渣形成后，加入炭粉终脱氧，脱氧处理后再对钢液通过冲入法进行孕育处理，孕育剂为75SiFe，最后浇注得模具钢坯件；
S2、热处理：对模具钢坯件进行退火处理和淬火处理后再进行回火处理得模具钢半成品，本发明实施例中，退火处理的温度为800℃，淬火处理的温度为1050℃，淬火处理的介质为机油，回火处理的温度为500℃，回火介质为空气，回火保温的时间为2.5h；
S3、涂层涂覆：将聚四氟乙烯超细颗粒经钠萘活化液活化处理后，表面接枝氨基十一酸分子，过滤取出超细颗粒，用丙酮反复冲洗数次，并干燥，再将接枝后的PTFE颗粒分散于正己烷溶液中得聚四氟乙烯组装溶液，然后将模具钢半成品用8mol/L的硝酸溶液先进行活化，活化时间为30s，用无水乙醇进行一次清洗后浸没在聚四氟乙烯组装溶液中，涂层涂覆后取出并用无水乙醇进行二次清洗，最后在120℃下烘烤80min得模具钢成品。
对比例1
与实施例3的区别仅在于，该对比例模具钢的原料组成中不含有HfC，其它与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例2
与实施例3的区别仅在于，该对比例模具钢在制备时，在步骤S3中，模具钢半成品没有进行活化处理，其它与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例3
与实施例3的区别仅在于，该对比例模具钢在制备时，在步骤S3中，聚四氟乙烯超细颗粒没有进行活化处理，其它与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例4
与实施例3的区别仅在于，该对比例模具表面没有经过涂层涂覆，即没有进行步骤S3的处理，其它与实施例3相同，此处不再赘述。
将实施例1-5及对比例1-4制得的模具钢进行性能测试，测试结果如表1所示：
表1：实施例1-5及对比例1-4制得的模具钢性能测试结果
其中，硬度测试方法根据GB/T230.1。
从上述结果可以看出，本发明通过在组成中加入碳化铪，使得铸造钢的枝晶组织得到了不同程度的细化，且由于本发明中Cr元素的含量较高，因此原料组成中的Cr元素在制备过程中扩散程度增加，使氧化层中的CrxOy含量增加，从而提高了抗氧化性能，减缓了疲劳裂纹的萌生和扩展，最终增强制得的模具钢的耐磨损性能；本发明将模具钢半成品活化处理和聚四氟乙烯涂层涂覆相结合，能通过活化层产生的微孔能通过PTFE涂层中的PTFE颗粒进行封孔处理，使得制得的模具钢表面形成致密层；本发明对聚四氟乙烯颗粒进行活化处理，在涂层涂覆中，通过氨基十一酸碳链的连接，将聚四氟乙烯颗粒有序的固定在金属表面，从而进一步提高模具钢的耐摩擦和耐腐蚀性能；同时，本发明通过调整模具钢的组分，并结合涂层涂覆工艺，使得模具钢只需要使用一般热处理工艺，就具备高耐磨性和高机械强度。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种便于热处理的模具钢，其特征在于，所述的模具钢中各成分按其重量配比为：C：0.3-0.8％，Cr：2.0-3.2％，V：0.5-1.2％，Mo：0.4-1.5％，Nb：0.3-1.6％，HfC:0.3-0.8％，余量为Fe。
2.如权利要求1所述的便于热处理的模具钢，其特征在于，所述的模具钢中各成分按其重量配比为：C：0.5-0.7％，Cr：2.2-2.8％，V：0.7-1.0％，Mo：0.6-1.1％，Nb：0.5-1.3％，HfC:0.5-0.6％，余量为Fe。
3.一种如权利要求1或2所述的便于热处理的模具钢的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：
S1、熔炼：配料，并将原料投入中频炉中熔炼，当钢液温度为1200-1500℃时，对钢液进行脱氧处理，脱氧处理后再对钢液进行孕育处理，浇注得模具钢坯件；
S2、热处理：对模具钢坯件进行退火处理和淬火处理后再进行回火处理得模具钢半成品；
S3、涂层涂覆：将模具钢半成品进行活化，一次清洗后浸没在聚四氟乙烯组装溶液中，涂层涂覆后取出并进行二次清洗，烘烤60-80min得模具钢成品。
4.如权利要求3所述的便于热处理的模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，脱氧处理包括如下步骤：在钢液中加入重量百分含量为0.5-0.8％的Mn、1-2％的Si进行预脱氧，在钢液表面薄渣形成后，加入炭粉终脱氧。
5.如权利要求3所述的便于热处理的模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，孕育处理采用冲入法，孕育剂为75SiFe。
6.如权利要求3所述的便于热处理的模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，退火处理的温度为700-800℃，淬火处理的温度为960-1050℃，淬火处理的介质为机油，回火处理的温度为400-500℃，回火介质为空气，回火保温的时间为2-2.5h。
7.如权利要求3所述的便于热处理的模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，活化时间为20-30s，活化溶液为6-8mol/L的硝酸溶液。
8.如权利要求3所述的便于热处理的模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，聚四氟乙烯组装溶液的制备方法包括如下步骤：将聚四氟乙烯超细颗粒经钠萘活化液活化处理后，表面接枝氨基十一酸分子，过滤取出超细颗粒，用丙酮反复冲洗数次，并干燥，再将接枝后的PTFE颗粒分散于正己烷溶液中。
9.如权利要求3所述的便于热处理的模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，一次清洗和二次清洗的洗液为无水乙醇。
10.如权利要求3所述的便于热处理的模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，烘烤温度为100-120℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210314437.7A CN116219308A (zh) | 2022-03-28 | 2022-03-28 | 一种便于热处理的模具钢及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210314437.7A CN116219308A (zh) | 2022-03-28 | 2022-03-28 | 一种便于热处理的模具钢及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116219308A true CN116219308A (zh) | 2023-06-06 |
Family
ID=86577286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210314437.7A Pending CN116219308A (zh) | 2022-03-28 | 2022-03-28 | 一种便于热处理的模具钢及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116219308A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060269763A1 (en) * | 2005-05-31 | 2006-11-30 | Honda Motor Co. Ltd. | Steel parts having high wear and abrasion resistance and method for manufacturing the same |
| CN101717844A (zh) * | 2009-12-29 | 2010-06-02 | 江苏工业学院 | 一种冷作模具钢的表面强化处理方法 |
| CN106435361A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-02-22 | 林海英 | 一种合金钢及其制备方法 |
| CN107746917A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-03-02 | 广东和胜工业铝材股份有限公司 | 模具钢及其制作方法和应用、模具 |
| US20180142317A1 (en) * | 2016-11-21 | 2018-05-24 | Doosan Heavy Industries Construction Co., Ltd. | Hot mold steel for long life cycle die casting having high thermal conductivity and method for preparing the same |
| CN108385021A (zh) * | 2018-03-07 | 2018-08-10 | 重庆文理学院 | 一种耐腐蚀的新型压铸模具钢及其制备方法 |
| CN109518084A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-03-26 | 南京工业职业技术学院 | 一种高热导率含Al、Nb渗氮热作模具钢及其制备方法 |
| CN112442629A (zh) * | 2019-08-28 | 2021-03-05 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种中碳机械结构用钢及其制造方法 |
-
2022
- 2022-03-28 CN CN202210314437.7A patent/CN116219308A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060269763A1 (en) * | 2005-05-31 | 2006-11-30 | Honda Motor Co. Ltd. | Steel parts having high wear and abrasion resistance and method for manufacturing the same |
| CN101717844A (zh) * | 2009-12-29 | 2010-06-02 | 江苏工业学院 | 一种冷作模具钢的表面强化处理方法 |
| CN106435361A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-02-22 | 林海英 | 一种合金钢及其制备方法 |
| US20180142317A1 (en) * | 2016-11-21 | 2018-05-24 | Doosan Heavy Industries Construction Co., Ltd. | Hot mold steel for long life cycle die casting having high thermal conductivity and method for preparing the same |
| CN107746917A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-03-02 | 广东和胜工业铝材股份有限公司 | 模具钢及其制作方法和应用、模具 |
| CN108385021A (zh) * | 2018-03-07 | 2018-08-10 | 重庆文理学院 | 一种耐腐蚀的新型压铸模具钢及其制备方法 |
| CN109518084A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-03-26 | 南京工业职业技术学院 | 一种高热导率含Al、Nb渗氮热作模具钢及其制备方法 |
| CN112442629A (zh) * | 2019-08-28 | 2021-03-05 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种中碳机械结构用钢及其制造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1316869A (zh) | 用作电阻加热元件的铁铝金属化合物 | |
| CN113278846A (zh) | 一种耐磨铜镍锡合金及其制备方法 | |
| CN112853160A (zh) | 一种电机转子铸造铝合金及其制备方法 | |
| CN112593116A (zh) | 一种高强度的铜锌合金的制备方法 | |
| JPS61253334A (ja) | アルミナ繊維及び鉱物繊維強化金属複合材料 | |
| JPH0733558B2 (ja) | 軸受材料の製造方法 | |
| CN105154721A (zh) | 一种掺混玄武岩纤维的增强耐磨复合铝合金汽车零部件及其铸造工艺 | |
| CN116219308A (zh) | 一种便于热处理的模具钢及其制备方法 | |
| CN110423958A (zh) | 一种汽车转向节及其加工工艺 | |
| CN105887145B (zh) | 一种传动机械零部件用复合镀层钢带的生产方法 | |
| CN113260726B (zh) | 具有优良弯曲加工性的用于端子和连接器的铜合金及其制备方法 | |
| CN110527772B (zh) | 一种提高汽车零部件生产所用模具材料性能的方法 | |
| CN114293065A (zh) | 一种具有高强度的铜合金板材 | |
| CN112795914A (zh) | 一种在模具钢表面制备原位自生TiC/NiCrBSi复合涂层的方法 | |
| CN112375998B (zh) | 一种铜基碳纤维轴瓦的制备方法 | |
| CN116752047B (zh) | 一种车用镜面塑料模具钢及其制备方法 | |
| CN117127058B (zh) | 一种高强度高硬度铜基合金及其制备工艺 | |
| JPS6050161A (ja) | 拡散浸透処理による表面硬化層を有するＣｕ合金部材 | |
| CN114774784B (zh) | 一种大口径合金钢管件及其加工工艺 | |
| CN112501522B (zh) | 一种耐高温穿孔顶头及其制备方法 | |
| CN112375993B (zh) | 一种耐高温高压穿孔顶头及其制备方法 | |
| JPH1180907A (ja) | 耐スカッフィング性に優れたピストンリング | |
| CN105177359A (zh) | 一种掺混纳米二氧化锡的增韧型复合铝合金汽车零部件及其铸造工艺 | |
| JP3952328B2 (ja) | 耐スカッフィング性および加工性に優れたピストンリング材 | |
| CN111636038A (zh) | 一种多元合金耐磨钢锻及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |