含硼铸造模具钢及其制备方法技术

含硼铸造模具钢及其制备方法属于模具技术领域。本发明专利技术含硼铸造模具钢化学成分（重量％）：Ｃ０．８５～１．００，Ｃｒ６．０～８．０，０．６～１．０Ｓｉ，Ｍｎ０．８～１．５，Ｂ２．２～２．８，Ａｌ０．２５～０．５０，Ｔｉ１．２０～１．５０，Ｎ０．０８～０．１５，Ｍｇ０．０５～０．０８，ＲＥ０．０８～０．１２，Ｓ＜０．０４，Ｐ＜０．０４，余量为Ｆｅ。本发明专利技术将钢水熔炼后浇注成模具，再于９５０～１０００℃保温２～５ｈ后油冷淬火，并在１８０～２５０℃进行回火处理６～８ｈ，制得含硼铸造模具钢。与现有技术相比，本发明专利技术具有强度和硬度高，韧性和耐磨性好，成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于模具
，具体涉及。技术背景模具是耐火制品生产过程必不可少的工具，在数十吨至上千吨的摩擦压 砖机或液压机上工作。在工作过程中，模具受到耐火材料硬质颗粒的磨粒磨 损，造成使用寿命下降，生产成本上升，并使生产效率降低，产品质量受到 严重影响。近年来随着耐火材料制品向大型化高密度发展，出现了大压力的 成型设备，对模具提出了更严格的要求。所以选择合适的材质，采用先进的 生产工艺来制造优质的模具是模具工作者的迫切任务。多年来，我国耐火材 料行业都是使用碳钢渗碳模具和部分变质铸铁模具，随着生产技术的发展逐 渐暴露了这类模具的缺点。前者硬化层浅，渗碳后易变形，后者脆性大，使 用中易断裂。近年来，耐火制品成型模具新材料发展迅速，高铬铸铁、硬质 合金、钢结硬质合金和高合金模具钢的应用为提高模具使用寿命创造了有利 条件。中国专利技术专利CN87102001公开了一种耐火材料模具表面喷焊耐磨涂层的 工艺，涂层材料为含WC的镍基自熔合金粉末，借助粉末喷焊枪，使粉末通过 氧乙炔火焰区加热到熔化或半熔化状态，喷洒到耐火材料模具表面，再经感 应加热重熔，得到1~2. 5隨厚的耐磨涂层，涂层硬度为63 - 67HRC,与基体的结合强度大于350MPa,涂层表面光滑、平整致密。但冲莫具的喷焊耐磨涂层 使用过程中易开裂、剥落，且模具喷焊时易出现变形，影响耐火制品表面质 量。中国专利技术专利CN1931547也公开了一种用耐磨合金复合板制备耐火砖模 具，其特点是以低碳钢为基板，在基板上采用熔焊工艺生成具有一定厚度 的耐磨硬质合金层。该专利技术具有工艺流程筒单合理，可以生产复杂形状的耐 火砖模具，大幅度提高其使用寿命，降低模具成本。利用耐磨合金复合板制 成的耐火砖模具，在使用过程中具有高耐磨性能，而且耐磨合金层不脱落。 但用该专利技术制造耐火制品模具存在修磨次数少和模具喷焊时易出现变形，影 响耐火制品表面质量等不足。中国专利技术专利CN1060878还^Hf了一种采用高 耐磨合金材料制造的生产耐火砖的压砖模具及其制造模具的工艺方法，是通 过对高铬多元合金实施合金化处理和复合变质处理，特征在于其合金材料的 化学成分的选择；复合变质处理的配方及工艺；模具的热处理条件。模具可 以是装配式的，模套是活动模套或加大内腔的固定模套。该专利技术具有高耐磨 性和强韧性，使耐火砖质量得到提高，该专利技术模具还具有换模时间短、节约 原材料及能源、使用寿命长的特点。但由于模具材料中含有较多的铬元素， 还加入了镍、铜、钨等昂贵合金元素来提高模具淬透性和耐磨性，导致模具 生产成本增加。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决现有技术的问题，而提供一种含硼铸造模具钢的化 学成分及其制备方法。其主要特点是用电炉熔炼碳钢，并在钢中加入一定数 量的铬，用于提高铸钢淬透性，还加入一定数量的硼，用于生成高硬度的硼化物，提高铸钢硬度并改善铸钢耐磨性。还加入一定数量的钛，主要是为了 细化凝固组织，并改善硼化物形态和分布，还加入适量铝，有利于改善硼化 物形态，提高铸钢强度和韧性。并加入稀土镁合金和氮进一步改善铸钢组织， 提高铸钢性能。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现本专利技术所提供的含硼铸造模具钢的化学成分及其重量百分比为C: 0. 85 ~ 1, 00%, Cr: 6. 0 ~ 8. 0%, Si: 0. 6 ~ 1. 0%, Mn: 0. 8 ~ 1. 5%， B: 2. 2 ~ 2. 8%， Al: 0. 25 ~ 0. 50%, Ti: 1. 20 ~ 1. 50%, N: 0. 08 ~ 0. 15%， Mg: 0. 05 ~ 0. 08%， RE:0. 08 ~ 0.12%, S<0. 04%, P<0. 04%,余量为Fe。本专利技术所提供的含硼铸造模具钢用电炉生产，具体包括如下步骤① 将废钢、铬铁、生铁、硅铁、锰铁、铝、钛铁、硼铁、稀土镁合金和 含氮铬铁，按目标产物中化学成分重量百分比C: 0.85~1.00%, Cr: 6. 0 ~ 8. 0%，Si: 0. 6~1.0%， Mn: 0. 8 ~ 1. 5%， B: 2. 2 ~ 2. 8%， Al: 0. 25 ~ 0, 50°/ ， Ti:1. 20 ~ 1. 50%, N: 0. 08 ~ 0. 15%， Mg: 0. 05 ~ 0. 08%, RE: 0. 08 ~ 0. 12%， S < 0. 04%， P < 0. 04%,余量为Fe进行备料；② 将废钢、铬铁和生铁混合放入炉中加热熔化，钢水熔清后依次加入硅 铁和锰铁；③ 炉前调整成分合格后将温度升至1550 ~ 1580°C，然后加入铝脱氧和合 金化，再依次加入钛铁和硼铁，然后将钢水温度升至1590 ~ 1620°C;④ 将稀土镁合金和含氮铬铁破碎至粒度为6 ~ 10 mm的小块，经150 ~ 180 匸烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对步骤③中的钢水进行复合变质处理；⑤将复合变质处理后的钢水浇注成耐火制品模具，钢水浇注温度为1480 - 1500°C; 将步骤 得到的模具在950 ~ IOO(TC保温2 ~ 5小时后油冷淬火，淬火 油温度控制在20~80°C;⑦将淬火后的模具在180 25(TC进行回火处理，回火保温时间6~8小 时，回火后炉冷或空冷，制得含硼铸造模具钢。铸造模具钢的性能是由金相组织决定的，而一定的组织取决于化学成分 及热处理工艺，本专利技术化学成分是这样确定的碳碳是影响铸造模具钢硬度和韧性的主要元素，碳含量高时，基体淬 透性和淬硬性好，硬度高、耐磨性好，另外，碳含量高时，铸造组织中碳化物数量多，也有利于改善模具钢的耐磨性，但碳含量增加导致模具钢脆性加 大以及淬火开裂倾向增强，综合考虑将碳含量控制在0. 85 ~ 1. 00%。硼硼是一种特殊的元素，原子序数为5，介于金属与非金属之间，既能 与金属化合又能与非金属化合。在铸钢中加入一定数量的硼，易形成高硬度 硼化物，改善铸钢耐磨性。部分硼固溶于基体，有利于提高铸钢淬透性。硼 加入量太少，硼化物数量少，对改善模具钢耐磨性作用不明显，硼加入量过 多，导致脆性硼化物明显增加，损害模具钢强度和韧性，综合考虑将硼含量 控制在2. 2 ~ 2. 8%。铬模具钢中加入铬元素， 一方面可以固溶于基体，提高基体淬透性， 另一方面可以形成碳化物，改善铸钢耐磨性，4各还有固溶于硼化物并降低硼化物脆性的作用，铬还促进硼元素在基体中固溶量的增加，具有间接提高铸 钢淬透性的作用。此外，铬还能细化晶粒，提高回火稳定性。铬加入量过多，将增加铸钢生产成本，综合考虑将铬含量控制在6. 0 ~ 8. 0%。硅硅固溶于铁素体和奥氏体中，有明显的强化作用，硅能降低碳在奥 氏体中的溶解度，促使碳化物析出，提高强度和硬度。硅和氧的亲和力仅次 于铝和钛，而强于锰、铬、钒等，是很好的还原剂和脱氧剂，可提高铸钢的 致密度，但硅量过高将显著降低钢的塑性和韧性。综合考虑，将硅含量控制 在O. 6~1. 0%。锰锰能强烈增加钢的淬透性，淬火后易得到马氏体组织。锰还能起脱 氧剂和脱硫剂的作用，可净化钢液，但锰量较高会促使晶粒粗大，综合考虑， 锰控制在O. 8~1. 5%。稀土、铝、氮在含硼铸钢中，加入稀土、铝、氮，易生成REA10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含硼铸造模具钢，其特征在于，含硼铸造模具钢的化学成分及其重量百分比为：Ｃ：０．８５～１．００％，Ｃｒ：６．０～８．０％，Ｓｉ：０．６～１．０％，Ｍｎ：０．８～１．５％，Ｂ：２．２～２．８％，Ａｌ：０．２５～０．５０％，Ｔｉ：１．２０～１．５０％，Ｎ：０．０８～０．１５％，Ｍｇ：０．０５～０．０８％，ＲＥ：０．０８～０．１２％，Ｓ＜０．０４％，Ｐ＜０．０４％，余量为Ｆｅ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：符寒光，邢建东，雷永平，宋绪丁，成小乐，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]