CN1284873C - 拉伸模具铜合金 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拉伸模具铜合金，它含有如下重量百分数的化学成分：Cr0.15-0.35%、Mn 1.8-4.0%、Fe 1.8-4.0%、Al 12.5-14.5%，余量为Cu及不可避免的微量杂质，其硬度为：HRC 42-50，是一种热传导性能好、机械加工容易、磨擦系数小、耐磨、耐蚀、光滑、使用寿命长的铜合金，主要用于制造不锈钢板材拉伸模、薄钢板料拉伸成型模具、钢管成型用之滚轮、汽车、摩托车钢圈制造之滚轮、重型机械之齿轮、各种机械高速精密零件等。
Description
(一)技术领域：
本发明涉及合金技术领域，具体地讲是一种铜合金，主要用于制造不锈钢板材拉伸模、薄钢板料拉伸成型模具、钢管成型用之滚轮、汽车、摩托车钢圈制造之滚轮、重型机械之齿轮、各种机械高速精密零件等。
(二)背景技术：
目前不锈钢板材拉伸模、薄钢板料拉伸成型模具、钢管成型用之滚轮、汽车、摩托车钢圈制造之滚轮、重型机械之齿轮、各种机械高速精密零件等的制造多采用普通模具钢，普通模具钢的热传导性差，只有42W/m.K，在生产过程中需要热处理，增加了工序，加工复杂，同时其磨擦系数大，磨擦系数为0.15-0.3，由于其自身的性能差异直接影响产品的性能。
(三)发明内容：
本发明的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种热传导性能好、磨擦系数小、机械加工容易的铜合金。
为了达到上述目的，本发明是这样实现的：拉伸模具铜合金，其特殊之处在于它含有如下重量百分数的化学成分：Cr 0.15-0.35％ Mn 1.8-4.0％Fe 1.8-4.0％ Al 12.5-14.5％，余量为Cu及不可避免的微量杂质。
实现本发明目的的一种较好的方案，拉伸模具铜合金，其特殊之处在于它含有如下重量百分数的化学成分：Cr 0.15-0.35％ Mn 2.0-3.5％ Fe2.0-3.5％ Al 13-14.5％，余量为Cu及不可避免的微量杂质。
实现本发明目的的一种最佳方案，拉伸模具铜合金，其特殊之处在于它含有如下重量百分数的化学成分：Cr 0.25％ Mn 2.2％ Fe 2.2％ Al14.0％，余量为Cu及不可避免的微量杂质。
本发明的拉伸模具铜合金，其硬度为：HRC42-50。
本发明所述的拉伸模具铜合金，其生产工艺如下：电炉预热至300℃左右时加入60％的铜料，表面用木炭粉覆盖，熔化后加入铁、锰、铬，升温到1200℃左右时，加入铝快速搅拌，待各种金属全部熔化后加入余下的40％的铜，熔化后扒去浮渣，升温到1150℃-1200℃左右时，进行浇铸。
本发明的拉伸模具铜合金的有效化学成分的设计依据及含量范围的限定理由如下：
Cr：铬的主要作用是通过细化并改善基体组织结构，提高材质硬度，抗疲劳强度，弯曲屈服极限得到显著提高，进而提高产品的耐磨性的热稳定性，但铬含量过高，则产生材料抗弯强度降低，增加脆性，造成产品易折断，因此铬的含量控制在Cr 0.15-0.35％。
Mn：锰具有很强的韧性和耐磨性，具有一定合金强化作用，但锰量过高则造成材料脆性增加，因此锰的含量控制在1.8-4.0％。
Fe：铁具有延展性，质硬，具有合金强化作用，但铁量过高则造成材料脆性增加，因此铁的含量控制在1.8-4.0％。
Al：铝质轻，能提高材质硬度和抗拉强度，因此铝的含量控制在12.5-14.5％。
Cu：铜的主要作用是耐磨性和导热性，因而铜的含量高一些。
本发明所述的拉伸模具铜合金与已有技术相比具有如下积极效果：1、磨擦系数小，仅为0.006-0.01，远远低于钢和铸铁，极大地减少了工件与模具磨擦产生的热量，提高了模具的使用寿命和产品表面质量；2、热传导性能好，其热传导为：100W/m.K-110W/m.K(22℃-300℃)，而普通的模具钢的热传导仅为：42W/m.K，本发明的铜合金可以保证工作中整体模具温度分布均匀，不会因局部高温使模具产生裂纹，也不会使拉伸产品表面出现冷焊、脱痕及起皱现象；3、机械加工容易，因其硬度为：HRC 42-50，硬度高不用热处理，减少工序；4、耐磨、耐蚀、光滑，同时延长使用寿命。
(四)具体实施方式：
为了更好地理解与实施，下面结合实施例详细说明本发明拉伸模具铜合金。
实施例1，按本发明的化学成分要求称量Cr 2.55Kg、Mn 22.7Kg、Fe22.7Kg、Al 144.6Kg、Cu840Kg，电炉预热至300℃左右时加入60％的铜料504Kg，表面用木炭粉覆盖，熔化后加入上述称取的铁、锰、铬，升温到1200℃左右时，加入上述称取的铝快速搅拌，待各种金属全部熔化后加入余下的40％的铜336Kg，熔化后扒去浮渣，升温到1150℃-1200℃左右时，进行浇铸，即得本发明的拉伸模具铜合金。取样进行化学分析，其化学成分的重量百分数为：Cr 0.25％ Mn 2.2％ Fe 2.2％ Al 14.0％，其余为Cu及不可避免的微量杂质，经测试其硬度为HRC 46。
实施例2，按本发明的化学成分要求称量Cr 1.55Kg、Mn 20.6Kg、Fe20.6Kg、Al 134Kg、Cu 856Kg，电炉预热至300℃左右时加入60％的铜料514Kg，表面用木炭粉覆盖，熔化后加入上述称取的铁、锰、铬，升温到1200℃左右时，加入上述称取的铝快速搅拌，待各种金属全部熔化后加入余下的40％的铜342Kg，熔化后扒去浮渣，升温到1150℃-1200℃左右时，进行浇铸，即得本发明的拉伸模具铜合金。取样进行化学分析，其化学成分的重量百分数为：Cr 0.15％ Mn2.0％ Fe2.0％ Al 13％，其余为Cu及不可避免的微量杂质。经测试其硬度为HRC 44。
实施例3，按本发明的化学成分要求称量Cr 3.55Kg、Mn 36Kg、Fe36Kg、Al 150Kg、Cu 808Kg，电炉预热至300℃左右时加入60％的铜料485Kg，表面用木炭粉覆盖，熔化后加入上述称取的铁、锰、铬，升温到1200℃左右时，加入上述称取的铝快速搅拌，待各种金属全部熔化后加入余下的40％的铜323Kg，熔化后扒去浮渣，升温到1150℃-1200℃左右时，进行浇铸，即得本发明的拉伸模具铜合金。取样进行化学分析，其化学成分的重量百分数为：Cr0.35％ Mn3.5％ Fe3.5％ Al14.5％，其余为Cu及不可避免的微量杂质。经测试其硬度为HRC 48。
实施例4，按本发明的化学成分要求称量Mn 18.5Kg、Fe18.5Kg、Al 129Kg、Cu863Kg，电炉预热至300℃左右时加入60％的铜料518Kg，表面用木炭粉覆盖，熔化后加入上述称取的铁、锰、铬，升温到1200℃左右时，加入上述称取的铝快速搅拌，待各种金属全部熔化后加入余下的40％的铜345Kg，熔化后扒去浮渣，升温到1150℃-1200℃左右时，进行浇铸，即得本发明的拉伸模具铜合金。取样进行化学分析，其化学成分的重量百分数为：Mn1.8％ Fe1.8％ Al 12.5％，其余为Cu及不可避免的微量杂质。经测试其硬度为HRC 42。
实施例5，按本发明的化学成分要求称量Cr 5.05Kg、Mn 41.2Kg、Fe41.2Kg、Al 150Kg、Cu796Kg，电炉预热至300℃左右时加入60％的铜料478Kg，表面用木炭粉覆盖，熔化后加入上述称取的铁、锰、铬，升温到1200℃左右时，加入上述称取的铝快速搅拌，待各种金属全部熔化后加入余下的40％的铜318Kg，熔化后扒去浮渣，升温到1150℃-1200℃左右时，进行浇铸，即得本发明的拉伸模具铜合金。取样进行化学分析，其化学成分的重量百分数为：Cr 0.5％ Mn4.0％ Fe4.0％ Al 14.5％，其余为Cu及不可避免的微量杂质。经测试其硬度为HRC 50。
Claims (3)
1、拉伸模具铜合金，其特征在于它含有如下重量百分数的化学成分：Cr 0.15-0.35％Mn 1.8-4.0％Fe 1.8-4.0％Al 12.5-14.5％，余量为Cu及不可避免的微量杂质，其硬度为：HRC 42-50。
2、按权利要求1所述的拉伸模具铜合金，其特征在于它含有如下重量百分数的化学成分：Cr 0.15-0.35％Mn 2.0-3.5％Fe 2.0-3.5％Al 13-14.5％，余量为Cu及不可避免的微量杂质。
3、按权利要求2所述的拉伸模具铜合金，其特征在于它含有如下重量百分数的化学成分：Cr 0.25％Mn 2.2％Fe 2.2％Al 14.0％，余量为Cu及不可避免的微量杂质。
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