一种模具材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种模具材料及其制备方法。本发明专利技术的模具材料，以质量百分比计，所述模具材料包括：0.35～0.43％的C、≤0.4％的Si、0.7～1％的Mn、4.5～5.5％的Cr、2.0～3.0％的Ni、1.5～2.5％的Mo、0.3～0.6％的V以及余量的Fe。本发明专利技术的模具材料，力学性能优异，不仅具有较好的强度和硬度，优良的塑性和冲击韧性，还具有较好的红硬性、耐磨性、冷热疲劳性和淬透性。本发明专利技术的模具材料的制备方法简单，制备得到的模具材料可应用于离合器式螺旋压力机模具的材料，符合离合器式螺旋压力机叶片钢模具的工况要求。

A mold material and its preparation method

The invention provides a mold material and a preparation method thereof. The mold material of the invention, with the mass percentage, includes 0.35 to 0.43% C, less than 0.4% Si, 0.7 to 1% Mn, 4.5 to 5.5% Cr, 2 to 3% Ni, 1.5 ~ 2.5% Mo, 0.3 ~ 0.6% V, and the allowance Fe. The mold material of the invention has excellent mechanical properties, not only has good strength and hardness, excellent plasticity and impact toughness, but also has good red hardness, wear resistance, cold and heat fatigue and hardenability. The preparation method of the mould material is simple, the prepared mold material can be applied to the material of the clutch type screw press die, which conforms to the working condition requirement of the blade steel die of the clutch type screw press.

【技术实现步骤摘要】
一种模具材料及其制备方法
本专利技术属于模具材料
，涉及一种模具材料及其制备方法，特别涉及一种离合器式螺旋压力机模具材料及其制备方法，尤其涉及一种离合器式螺旋压力机叶片钢模具材料及其制备方法。
技术介绍
国外锻造厂传统的大吨位锻造设备是液压机和锻锤，90年代以后大吨位螺旋压力机开始被广泛应用。SPKA22400高能螺旋压力机是我国从Bohler公司引进的第一台大吨位螺旋压力机，也是世界上第二台。SPKA22400高能螺旋压力机最大打击力35500T，额定打击力22400T，连续许可打击力28000T。特大打击力，对模具来说，是一个巨大的考验。离合器式螺旋压力机模具钢主要为5CrNiMo、5CrNiMoV、H13。由于5CrNiMo/5CrNiMoV钢热强性和耐磨性较差，而且回火稳定性不高，其使用温度也不宜超过560℃。所以，生产过程中模具经常出现龟裂、磨损和变形，严重影响生产效率。CN106929767A公开了一种模具材料，包括采用70份的低碳钢，28份的黄铜，0.5份的铬，0.2份的镍，1份钛，0.3份的硅混合制成。该专利技术的各种金属配比合理，使得模具具有良好的抗氧化性、良好的耐磨损性，采用材料中占比少的金属先混合再与材料中大占比的材料混合，使得材料混合更充分，使得材料具有良好的热疲劳性。但是，材料的碳含量高，力学性能及加工型有待进一步提高。因此，很有必要提供一种模具材料来降低碳含量、提高合金化水平，改善模具材料的红硬性、耐磨性、冷热疲劳性和淬透性，以适应离合器式螺旋压力机叶片钢模具的工况要求。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种模具材料，碳含量低，力学性能优异，不仅具有较好的强度和硬度，优良的塑性和冲击韧性，还具有较好的红硬性、耐磨性、冷热疲劳性和淬透性。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种模具材料，以质量百分比计，所述模具材料包括：本专利技术中，所述C的质量百分含量为0.35～0.43％，例如可为0.35％、0.37％、0.39％、0.41％、0.43％等，本专利技术的模具材料中，C可以扩大γ相区，但因渗碳体的形成，其不能无限固溶，随着C含量的增加，得到的模具材料的硬度、强度、塑性和韧性发生变化，在本专利技术的范围0.35～0.43％内，若碳含量低于0.35％，材料的强度较低，红硬性、耐磨性相对较差，若含量高于0.43％，模具材料塑性和韧性相对较差，模具开裂风险较大，为了达到更优的力学性能以及更好的加工性，优选C的质量百分含量为0.39％。本专利技术中，所述Si的质量百分含量≤0.4％，例如可为0.4％、0.3％、0.25％、0.2％、0.1％、0.05％或0.03％等。本专利技术的模具材料中，Si的加入可以适当改善模具材料淬透性，提高模具材料强度。优选Si的质量百分含量为0.2％。本专利技术中，所述Mn的质量百分含量为0.7～1％，例如可为0.7％、0.72％、0.75％、0.78％、0.8％、0.82％、0.85％、0.88％、0.9％、0.93％、0.96％或1％等。本专利技术的模具材料中，合适含量的Mn的加入可以提高模具材料的淬透性，提高低碳和中碳珠光体钢的强度，提高模具的高温瞬时强度。若Mn含量高于1％，会导致出现明显的回火脆性现象，Mn的加入促进晶粒的长大，通过与其他的合适含量的Mo、V等元素配合使用，可以在不至使晶粒过大的情况下，而改善模具材料的强度、硬度、延伸率等力学性能。为了达到更优的力学性能以及更好的加工性，优选Mn的质量百分含量为1％。本专利技术中，所述Cr的质量百分含量为4.5～5.5％，例如可为4.5％、4.7％、4.9％、5.1％、5.3％、5.5％等。Cr可以提高刚的强度、硬度、高温机械性能、抗腐蚀性、抗氧化性和淬透性，还可以阻止石墨化，但又会导致刚的脆性转变温度提高，促使钢的回火脆性。因而，本专利技术通过控制Cr的含量到4.5～5.5％，并通过与合适含量的Ni、Mn、Mo和V等配合使用来使得得到的模具材料既具有较高的强度和硬度，又具有很好的韧性。为了达到更优的力学性能以及更好的加工性，优选Cr的质量百分含量为4.7％。本专利技术中，所述Ni的质量百分含量为2.0～3.0％，例如可为2.0％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％、3.0％等。本专利技术的模具材料中，添加合适含量2.0～3.0％的Ni，不仅可以提高钢的强度而不显著降低其韧性，且与Cr配合提高模具材料的淬透性、使得大型模具材料心部尽可能不产生上贝氏体组织。为了达到更优的力学性能以及更好的淬透性，优选Ni的质量百分含量为2.6％。本专利技术中，所述Mo的质量百分含量为1.5～2.5％，例如可为1.5％、1.7％、1.9％、2.1％、2.3％、2.5％等。Mo对铁素体有固溶强化的作用，可以提高钢的热强度和钢的淬透性，Mo对提高模具钢的红硬性和耐磨性起着非常重要的作用。因而，本专利技术通过控制Mo的含量到1.5～2.5％，并通过与合适含量的Mn、Ni、Cr和V等配合使用来使得得到的模具材料既具有较高的强度、硬度和韧性，又具有很长的使用寿命。为了达到更优的力学性能以及更好的加工性，优选Mo的质量百分含量为2.1％。本专利技术中，所述V的质量百分含量为0.3～0.6％，如可为0.3％、0.35％、0.40％、0.45％、0.50％、0.55％、0.60％等。本专利技术的模具材料中，添加合适含量0.3～0.6％的V，并与其他的合适含量的Ni、Mn和Mo等配合，可以提高模具材料的热强性、硬度和强度，还可以降低其塑性和韧性。为了达到更优的力学性能以及更好的加工性，优选V的质量百分含量为0.45％。作为本专利技术所述模具材料的优选技术方案，以质量百分比计，所述模具材料包括：作为本专利技术所述模具材料的进一步优选技术方案，一种模具材料，所述模具材料的化学组成以质量百分比计包括：优选地，所述模具材料的化学组成中还包含不可避免的夹杂。本专利技术的目的之二在于提供一种模具材料的制备方法，包括如下步骤：1)电炉冶炼，以质量百分比计，将0.35～0.43％的C、≤0.4％的Si、0.7～1％的Mn、4.5～5.5％的Cr、2.0～3.0％的Ni、1.5～2.5％的Mo、0.3～0.6％的V以及余量的Fe加入初炼炉进行冶炼；2)炉外精炼，将经步骤1)初炼后的材料转入炉外精炼设备精炼；3)真空除气，将经步骤2)精炼后的精炼材料抽真空处理；4)电渣重熔，将经步骤3)真空除气后的材料重新熔化和精炼；5)锻造成型，将经步骤4)重熔后的材料锻造成型；6)退火和扩氢，将经步骤5)成型后的材料退火和扩氢，得到所述模具材料。步骤1)中，所述冶炼的温度为1650～1670℃，例如冶炼的温度为1650℃、1665℃、1660℃、1665℃、1670℃；优选地，初炼炉的配碳量控制脱碳量大于0.30％，控制初炼炉出钢碳≥0.08％，P含量≤0.002％，出钢温度大于1670℃。步骤2)中，电炉冶炼时加强脱氧，调整渣系，提高渣子的吸附能力，减少钢中夹杂物的含量，提高钢水的纯净度，出钢时不得调整合金，渣子要保持良好的流动性，经炉外精炼后材料的氧含量小于15ppm时出钢。步骤3)中，将精炼包吊入真空坑抽真空，所述抽真空的时间为10～20min，例如抽真空的时间为10min、11min、12m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模具材料，其特征在于，以质量百分比计，所述模具材料包括：

【技术特征摘要】
1.一种模具材料，其特征在于，以质量百分比计，所述模具材料包括：2.根据权利要求1所述的模具材料，其特征在于，以质量百分比计，所述模具材料包括：3.根据权利要求1或2所述的模具材料，其特征在于，以质量百分比计，所述模具材料包括：4.一种如权利要求1所述的模具材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)电炉冶炼，以质量百分比计，将0.35～0.43％的C、≤0.4％的Si、0.7～1％的Mn、4.5～5.5％的Cr、2.0～3.0％的Ni、1.5～2.5％的Mo、0.3～0.6％的V以及余量的Fe加入初炼炉进行冶炼；2)炉外精炼，将经步骤1)初炼后的材料转入炉外精炼设备精炼；3)真空除气，将经步骤2)精炼后的精炼材料抽真空处理；4)电渣重熔，将经步骤3)真空除气后的材料重新熔化和精炼；5)锻造成型，将经步骤4)重熔后的材料锻造成型；6)退火和扩氢，将经步骤5)成型后的材料退火和扩氢，得到所述模具材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新权，尹林，周扬，张星星，门若男，孙风军，封嗣虎，宗明明，
申请(专利权)人：无锡透平叶片有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32