一種鐵基模具材料及模具制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鐵基模具材料，其化學(xué)成分重量百分比為：C 3.4-3.6％，Si 1.9-2.1％，Mn 0.3-0.5％，Cr 0.5-0.8％，Ti 0.1-0.2％，Te 0.05-0.1％，Mg 0.03-0.05％，Re 0.01-0.03％，P≤0.05％，S≤0.02％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。本發(fā)明的模具材料抗拉強(qiáng)度(Rm):≥600mpa，延伸率(δ)：≥1％，硬度：190-240HB，淬火硬度：52-57HR；而且生產(chǎn)成本低于目前使用添加Ni-Mo-Cu的鑄鐵材料成本；具有良好的切削性能，可以使模具加工效率提高20％；還具有良好的耐磨性，制備的模具壽命可以提高10％。
【專利說明】一種鐵基模具材料及模具制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鑄造領(lǐng)域，特別涉及一種汽車沖壓模具材料及模具制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 汽車部件中側(cè)圍、頂蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板、后背箱蓋板、翼子板、門板類通過沖壓模具沖 壓成型，采用的沖壓工藝中需要很大的壓力作用使鋼板（或鋁板）成型。這就需要沖壓模 具具有很高的強(qiáng)度、硬度及韌性，特別是沖壓模具中的拉延序模具，要求一次成型并且尺寸 精度及耐磨性要求非常高，要求材料的抗拉強(qiáng)度（Rm):彡580mpa，延伸率（δ):彡1%，硬 度：190-240ΗΒ，淬火硬度：> 50HR，傳統(tǒng)的拉延序模具材料使用的添加 Ni-Mo-Cu的鑄鐵材 料，在合金中，鎳板、鑰鐵及銅板價(jià)格均在10萬元/噸以上，生產(chǎn)成本非常高，且此類合金的 加入影響材料的鑄造性能，鑄件的縮松縮孔傾向加大，鑄造風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)變大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供一種鐵基模具材料，目的是在確保拉延序模具所要求的性能的同時(shí)， 大幅度降低鑄造生產(chǎn)的原材料成本，并減小鑄件的縮松縮孔傾向，降低鑄造風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種鐵基模具材料，其化學(xué)成分重 量百分比為：C 3. 4-3. 6%，Si I. 9-2. 1%，Mn 0· 3-0. 5%，Cr 0· 5-0. 8%，TiO. 1-0. 2%，Te 0· 05-0. 1%，Mg 0· 03-0. 05%，Re 0· 01-0. 03%，P 彡 0· 05%，S 彡 0· 02%，其余為 Fe 和不 可避免的雜質(zhì)元素。
[0005] 下面具體說明本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容：
[0006] C元素重量百分比為3. 4-3. 6 %，促進(jìn)石墨化，減少白口傾向，消除滲碳體，提高鎂 吸收率，有利于石墨化、細(xì)化和圓整；
[0007] Si元素重量百分比為1. 9-2. 1%，促進(jìn)石墨化和滲碳體分解，提高動(dòng)載性能，提高 延伸率，改善縮松和流動(dòng)性；
[0008] Mn元素重量百分比為0. 3-0. 5%，穩(wěn)定和細(xì)化珠光體，提高強(qiáng)度和硬度，提高淬透 性，穩(wěn)定奧氏體，提高耐磨性；
[0009] Cr元素重量百分比為0. 5-0. 8%，強(qiáng)烈促進(jìn)珠光體的形成，有利于提高淬火硬度；
[0010] Ti元素重量百分比為0. 1-0. 2%，強(qiáng)烈提高組織耐磨性，提高模具使用壽命；
[0011] Te元素重量百分比為0. 05-0. 1%，強(qiáng)烈促進(jìn)珠光體形成，穩(wěn)定和細(xì)化組織，保證 淬火硬度；
[0012] Re元素重量百分比為0. 01-0. 03%，具有微弱的球化作用，主要是為了凈化鐵液， 為形成球狀石墨創(chuàng)造有利的冶金條件；
[0013] P元素重量百分比< 0. 05%，降低材料的低溫韌性，易出現(xiàn)冷裂，增加鑄件縮孔、 縮松傾向；
[0014] S元素重量百分比< 0.02%，消耗球化劑，不利于球狀石墨的形成，阻礙石墨化， 增大白口傾向，降低鐵液流動(dòng)性，易出現(xiàn)夾渣、皮下氣孔等鑄造缺陷；
[0015] C、Si為促進(jìn)石墨化元素，含量太高會(huì)降低鑄件強(qiáng)度，太低易出現(xiàn)縮孔縮松、流動(dòng)性 差等缺陷，根據(jù)鐵碳相圖規(guī)律，選擇該成分，有最好的鑄造性能；Cr、Ti、Te等合金元素，主 要是問了提高強(qiáng)度和淬透性，經(jīng)過多次調(diào)試，上述三種合金在以上成分范圍內(nèi)時(shí)，即可達(dá)到 所需材料性能；P、S為原材料本身所含微量元素，不利于鑄造性能的提升，在該含量標(biāo)準(zhǔn)以 下，對(duì)材料性能影響較小。
[0016] 為了實(shí)現(xiàn)與上述技術(shù)方案相同的發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種采用上述鐵基模 具材料制備拉延序模具的方法，其包括步驟：
[0017] (1)爐料添加：用汽車沖壓廢鋼邊角料，打包成400mmX400mmX400mm規(guī)格的壓塊， 通過自動(dòng)加配料系統(tǒng)，增碳劑分層添加，再將金屬爐料添加到中頻感應(yīng)電爐內(nèi)；
[0018] (2)加熱熔化：加料初期用小功率預(yù)熱，預(yù)熱15分鐘后，滿負(fù)荷開始加熱使?fàn)t料快 速融化；
[0019] (3)合金的添加：根據(jù)合金熔點(diǎn)的不同，先將高熔點(diǎn)的鉻鐵、鈦鐵等加入，后期加 入猛鐵；
[0020] (4)溫度檢測(cè)：鐵液熔化完畢，溫度在1400°c -1430°c時(shí)，檢測(cè)化學(xué)成分，成分合格 后再升溫至1500°C出爐；
[0021] (5)光譜成分檢驗(yàn)：用取樣勺，取鐵100g，倒入預(yù)制鋼模，快速冷卻后，形成白口組 織，白口組織由砂輪機(jī)打磨、拋光機(jī)拋光后，用光譜激發(fā)檢測(cè)成分；
[0022] (6)出鐵液：鐵液成分和溫度檢測(cè)合格后，開啟電爐傾倒按鈕，將鐵液從電路內(nèi)倒 入鐵水包；
[0023] (7)球化處理：鐵水包內(nèi)按"三明治"加入有球化劑，鐵液直接沖入鐵水包后在鐵 水包內(nèi)球化反應(yīng)；
[0024] (8)扒渣：通過扒渣工具，通過兩次在鐵液表面撒除渣劑，兩次扒渣，將鐵液表面 浮渣扒除干凈；
[0025] (9)澆注：鐵液溫度和成分檢測(cè)合格后，調(diào)到澆注的砂箱，調(diào)整好高度后按規(guī)定速 度澆注，成型模具。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明獲得了以下有益效果：本發(fā)明模具材料抗拉強(qiáng)度 (Rm):彡600mpa，延伸率（δ):彡1%，硬度：190-240HB，淬火硬度：52-57HR;而且生產(chǎn)成本 低于目前使用添加 Ni-Mo-Cu的鑄鐵材料成本；具有良好的切削性能，可以使模具加工效率 提1? 20% ;還具有良好的耐磨性，制備的I旲具壽命可以提1? 10%。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 本說明書包括以下附圖，所示內(nèi)容分別是：
[0028] 圖1是實(shí)施例1的鐵基模具材料金相組織；
[0029] 圖2是實(shí)施例2的鐵基模具材料金相組織；

【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面對(duì)照附圖，通過對(duì)實(shí)施例的描述，對(duì)發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說 明，目的是幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)發(fā)明的構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解， 并有助于其實(shí)施。
[0031] 本發(fā)明一種鐵基模具材料，其化學(xué)成分重量百分比為：C 3. 4-3. 6 %， SiL 9-2. 1 %, Mn 0. 3-0. 5 %, Cr 0. 5-0. 8 %, Ti 0. 1-0. 2 %, Te 0.05-0.1 %, Mg 0· 03-0. 05%，Re 0· 01-0. 03%，P彡0· 05%，S彡0· 02%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元 素。
[0032] 實(shí)施例一
[0033] 一種鐵基模具材料，其化學(xué)成分重量百分比為：C 3. 43%，Si 1.95%，Mn 0.4%， Cr 0.78%，Ti 0.19%，Te 0.08%，Mg 0.045%，Re 0·013%，Ρ 0.03%，S 0.015%，其余為 Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
[0034] 采用實(shí)施例一鐵基模具材料制備拉延序模具的方法，其包括步驟：
[0035] (1)爐料添加：用汽車沖壓廢鋼邊角料，打包成400mmX400mmX400mm規(guī)格的壓塊， 通過自動(dòng)加配料系統(tǒng)，增碳劑分層添加，再將金屬爐料添加到中頻感應(yīng)電爐內(nèi)；
[0036] (2)加熱熔化：加料初期用小功率預(yù)熱，預(yù)熱15分鐘后，滿負(fù)荷開始加熱使?fàn)t料快 速融化；
[0037] (3)合金的添加：根據(jù)合金熔點(diǎn)的不同，先將高熔點(diǎn)的鉻鐵、鈦鐵等加入，后期加 入猛鐵；
[0038] (4)溫度檢測(cè)：鐵液熔化完畢，溫度在1400°C _1430°C時(shí)，檢測(cè)化學(xué)成分，成分合格 后再升溫至1500°C出爐；
[0039] (5)光譜成分檢驗(yàn)：用取樣勺，取鐵100g，倒入預(yù)制鋼模，快速冷卻后，形成白口組 織，白口組織由砂輪機(jī)打磨、拋光機(jī)拋光后，用光譜激發(fā)檢測(cè)鐵液的化學(xué)成分是否都包含上 述實(shí)施例的所有元素；
[0040] (6)出鐵液：鐵液成分和溫度檢測(cè)合格后，開啟電爐傾倒按鈕，將鐵液從電路內(nèi)倒 入鐵水包；
[0041] (7)球化處理：鐵水包內(nèi)按"三明治"加入有球化劑，鐵液直接沖入鐵水包后在鐵 水包內(nèi)球化反應(yīng)；
[0042] (8)扒渣：通過扒渣工具，通過兩次在鐵液表面撒除渣劑，兩次扒渣，將鐵液表面 浮渣扒除干凈；
[0043] (9)澆注：鐵液溫度和成分檢測(cè)合格后，調(diào)到澆注的砂箱，調(diào)整好高度后按規(guī)定速 度澆注，成型模具。
[0044] 實(shí)施例二
[0045] 一種鐵基模具材料，其化學(xué)成分重量百分比為：C 3. 45%，Si 2. 01%，MnO. 38%， Cr 0.73%，Ti 0.18%，Te 0.07%，Mg 0.042%，Re 0·021%，Ρ 0.04%，S 0.013%，其余為 Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
[0046] 采用實(shí)施例一鐵基模具材料制備拉延序模具的方法，其包括步驟：
[0047] (1)爐料添加：用汽車沖壓廢鋼邊角料，打包成400mmX400mmX400mm規(guī)格的壓塊， 通過自動(dòng)加配料系統(tǒng)，增碳劑分層添加，再將金屬爐料添加到中頻感應(yīng)電爐內(nèi)；
[0048] (2)加熱熔化：加料初期用小功率預(yù)熱，預(yù)熱15分鐘后，滿負(fù)荷開始加熱使?fàn)t料快 速融化；
[0049] (3)合金的添加：根據(jù)合金熔點(diǎn)的不同，先將高熔點(diǎn)的鉻鐵、鈦鐵等加入，后期加 入猛鐵；
[0050] (4)溫度檢測(cè)：鐵液熔化完畢，溫度在1400°C _1430°C時(shí)，檢測(cè)化學(xué)成分，成分合格 后再升溫至1500°C出爐；
[0051] (5)光譜成分檢驗(yàn)：用取樣勺，取鐵100g，倒入預(yù)制鋼模，快速冷卻后，形成白口組 織，白口組織由砂輪機(jī)打磨、拋光機(jī)拋光后，用光譜激發(fā)檢測(cè)鐵液的化學(xué)成分是否都包含上 述實(shí)施例的所有元素；
[0052] (6)出鐵液：鐵液成分和溫度檢測(cè)合格后，開啟電爐傾倒按鈕，將鐵液從電路內(nèi)倒 入鐵水包；
[0053] (7)球化處理：鐵水包內(nèi)按"三明治"加入有球化劑，鐵液直接沖入鐵水包后在鐵 水包內(nèi)球化反應(yīng)；
[0054] (8)扒渣：通過扒渣工具，通過兩次在鐵液表面撒除渣劑，兩次扒渣，將鐵液表面 浮渣扒除干凈；
[0055] (9)澆注：鐵液溫度和成分檢測(cè)合格后，調(diào)到澆注的砂箱，調(diào)整好高度后按規(guī)定速 度澆注，成型模具。
[0056] 下表是上述兩個(gè)實(shí)施例的鐵基模具材料機(jī)械性能。
[0057] 表1實(shí)施例1-2鐵基模具材料機(jī)械性能
[0058]

【權(quán)利要求】
1. 一種鐵基模具材料，其特征在于，其化學(xué)成分重量百分比為：c 3. 4-3.6%， Si 1.9-2. 1 %，Mn 0.3-0. 5 %，Cr 0.5-0.8 %，Ti 0.1-0. 2 %，Te 0.05-0.1 %，Mg 0? 03-0. 05%，Re 0? 01-0. 03%，P彡0? 05%，S彡0? 02%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元 素。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基模具材料，其特征在于，其化學(xué)成分重量百分比為： C 3. 43%, Si 1.95%, Mn 0. 4%,Cr 0. 78%,Ti 0. 19%,Te 0.08%, Mg 0.045%, Re 0. 013%，P 0.03%，S 0. 015%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基模具材料，其特征在于，其化學(xué)成分重量百分比為： C 3. 45%, Si 2. 01%,Mn 0. 38%,Cr 0. 73%,Ti 0. 18%,Te 0.07%, Mg 0.042%, Re 0. 021%，P 0.04%，S 0.013%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
4. 一種采用權(quán)利要求1至3任一所述的鐵基模具材料制備模具的方法，其特征在于，包 括步驟： (1) 爐料添加：將汽車沖壓廢鋼邊角料和將金屬爐料添加到中頻感應(yīng)電爐內(nèi)； (2) 加熱熔化：先預(yù)熱15分鐘，然后滿負(fù)荷加熱使?fàn)t料快速融化； (3) 合金的添加：根據(jù)合金熔點(diǎn)的不同，先將高熔點(diǎn)的鉻鐵、鈦鐵加入，然后加入錳鐵； (4) 溫度檢測(cè)：鐵液熔化完畢，溫度在1400°C -1430°C時(shí)，檢測(cè)化學(xué)成分，成分合格后再 升溫至1500°C出爐； (5) 光譜成分檢驗(yàn)：用取樣勺取鐵液倒入預(yù)制鋼模，冷卻后形成白口組織，將白口組織 通過砂輪機(jī)打磨、拋光機(jī)拋光后，用光譜激發(fā)檢測(cè)成分； (6) 出鐵液：將電爐內(nèi)鐵液倒入鐵水包； (7) 球化處理：鐵水包內(nèi)加入有球化劑，鐵液沖入鐵水包后在鐵水包內(nèi)發(fā)生球化反應(yīng)； (8) 扒渣：在鐵液表面撒除渣劑，使用扒渣工具將鐵液表面浮渣扒除干凈； (9) 澆注：向砂箱內(nèi)澆注鐵液，成型模具。
【文檔編號(hào)】C22C37/06GK104372236SQ201410596993
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】田萬剛, 左從軍 申請(qǐng)人:蕪湖瑞鵠鑄造有限公司