本发明专利技术提供一种高淬透性合金灰铁模具材料及其制备方法，其包含成分重量百分比为：Ｃ２．８～３．３％，Ｓｉ１．７～２．０％，Ｍｎ０．６～０．９％，Ｐ≤０．０８％，Ｓ≤０．０３％，Ｃｒ０．３～０．５％，Ｃｕ１．０～１．２％，Ｍｏ０．６～０．９％，Ｎｉ０．２～０．６％，Ｖ０．１～０．３％，余量为Ｆｅ。其制备方法为按上述材料配料，将配料置于中频无芯感应熔炼炉内熔炼，熔炼温度为１３００～１５００℃；使用移动式感应加热设备对得到铸件进行表面中频感应淬火处理，输出功率为２０～２８ＫＷ，淬火温度为８５０～９５０℃，淬火后冷却方式为空冷。使用本发明专利技术极大的提升了合金灰铁材料的综合性能，因而具备良好的推广及应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于合金灰铁材料制造工艺领域，涉及一种汽车大型覆盖件用的高淬透性 灰铁模具材料及其制备方法，尤其涉及到。
技术介绍
制造大型汽车覆盖件模具所使用的模具材料通常是采用合金灰铁材料，制作汽车 车身覆盖件的模具材料需要良好的性能，最重要的是强度指标和淬透性指标，因为汽车覆 盖件模具在服役的过程中可能发生断裂、变形、磨损、粘合、啃伤、软化等失效形式，因此模 具材料应具备高强度和高淬透性性能指标才能具有抗变形、抗磨损、抗断袭、耐疲劳和抗软 化及抗粘合的能力。当前，制造大型汽车覆盖件材料使用的是合金灰铁GM241材料，其化学成分组成 (wt% )如下=C 2. 8 3. 2%，Si 1. 6 2. 0% ,Mn 0. 7 0. 9%，P < 0. 08%，S < 0. 03%， Cr 0.2 0.3%，Cu 0.5 0.7%，Mo 0. 4 0. 5%，余量为 Fe。由于GMMl覆盖件模具材料没有微合金化元素的作用，并且Cu元素、Mo元素和Cr 元素含量较低，合金元素之间的符合强化作用不明显，没有较强的促进石墨化减少白口倾 向作用。这种GM241材料通过浇注出的单铸试棒并采用合金灰铸铁使用的移动式感应加热 设备进行表面中频感应淬火处理，输出功率为20 ^KW,淬火温度控制在850 950°C，淬 火方式为空冷后的GM241单铸试棒的抗拉强度只有350MPa左右，而相同条件下的GM241表 面淬硬层只有2. 2mm，表面硬度只有50HRC。因此，这种汽车覆盖件模具材料在服役的过程 中容易产生断裂、变形、磨损、粘合、啃伤、软化等失效。因此，多年来，广大冶金材料学科研技术人员在冶金材料领域里，特别是在石墨灰 铁材料领域中一直在寻找一种高淬透性石磨合金灰铁材料来替代目前的GM241材料，开发 高端的大型汽车覆盖件材料来满足日益增长的高质量的汽车覆盖件模具制造需要对相关技术的中外专利检索内容分析，通过输入相关本
技术实现思路
的关键词在对中 外专利及相关覆盖件的技术文献进行检索发现，涉及到和本专利相关联的刀片钢及其冶金 制造技术的专利1)中国专利，专利公开号CN1693525，“汽车覆盖件模具用合金灰铁材料 及其制备方法”，其化学成份重量百分比含量为C 2. 8 3.2%，Si 1.8 2.2%，Mn 0.6 0. 9%, P < 0. 08%, S < 0. 03%, Cr 0. 1 0. 5%, Cu 0. 2 1. 0%, Mo 0. 1 0. 5%, Ni0.3 0.5%，其余!^e余量。2)日本专利，专利公开号 JP10071459A， “ALUMINUM INSERTINGMEMBER EXCELLENT IN DAMPING CAPACITY AND MANUFACTURE THEREOF”，介绍的一种相关覆盖件的 材料的化学成份含量如下所示化学成份重量百分比含量为C 2. 5-4.0%, Si 2. 0-3.5%, Mn 0. 1-0.8%，Cu 0. 1-2. 0%, NiO. 1-2. 0%, Mo 0. 05-0· 5%其余为铁 Fe。中国专利CN1693525的化学成份组成并且没有加入任何的微合金化元素、因此这 种合金灰铁材料缺乏较强的促进石墨化减少白口倾向作用，只能作为一般的汽车覆盖件合金灰铁模具材料使用。日本专利所涉及到的相关化学成份的模具材料的化学成份中含有较高的硅含量 和较低的钼含量，这种模具材料强化机理主要是通过硅元素在基体中的强化作用和其它合 金元素的相互强化作用，另一方面，该模具材料没有加入微合金化元素，因此，元素的符合 强化作用不明显，促进石墨化减少白口倾向作用不强。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，全面提升合 金灰铁模具材料的强度和淬透性。本专利技术的目的是这样实现的一种高淬透性合金灰铁模具材料，包含以下化学成 分，其重量百分配比为C 2. 8 3.3%，Si 1.7 2.0%，Mn 0. 6 0. 9%，P 彡 0. 08%，S 彡 0. 03%，Cr 0. 35 0. 50%, Cu 1. 10 1. 20%, Mo 0. 6 0. 9%，Ni 0. 2 0. 6%,V 0. 1 0. 3%，余量为 Fe。以下是本专利技术主要元素的作用及其限定说明C2.8 3.3wt%C是石墨相生成的基础，而石墨相对金属基体有割裂削弱作用。随着C含量的增 加，石墨片变得粗大，数量增多，材料的抗拉强度降低。因此选择C的含量为2. 8 3. 3wt %。Si 1. 7 2. Owt %Si是促进石墨化元素，可溶于铁素体，提高其抗拉强度和硬度，但将降低材料的塑 性，因此Si的含量不宜过高，可选为1.7 2. Owt %。Mn0.6 0.9wt%Mn在灰铸铁中可以中和S形成MnS及(Fe、Mn) S化合物，这些化合物的熔点在 1600°c以上，可以做为石墨化的非自发性晶核；而中和S元素后余下的Mn可以增加并细化 珠光体。但Mn是碳化物形成元素，而且Mn含量过高会增加材料的脆性。因此综合考虑Mn 的作用后，选定其含量为0. 6 0. 9wt %。Cr 0. 35 0. 50% wt %Cr大部分溶于固溶于渗碳体形成合金渗碳体，稳定了渗碳体，具有强烈的促进白 口的作用，同时强化材料的力学性能。Cr能增加材料的淬透性且价格低廉。但Cr是较强烈 的碳化物形成元素，含量过高时容易生成游离渗碳体。因此，其含量应控制在材料中的Cr < 0. 7%，可选为 0. 35 0. 50wt%。Cu 1. 10 1. 20wt%Cu能细化并增加珠光体的含量，提高珠光体的显微硬度，从而增加铸铁的耐磨性； 在其含量超过0. 6 %时，具有一定的促进石墨化作用。但Cu的含量过高会产生热裂倾向，且 当含量大于1. 2%时即超出其溶解度而析出。因此，其含量可选为1. 10 1. 20wt%。Mo0.6 0.9wt%Mo是一种强淬透性添加剂，能显著提高材料的淬透性。Mo还能细化珠光体和石 墨，增加珠光体的含量，同时强化珠光体中的铁素体，因而能有效的提高材料的强度和硬 度，因此其含量可选为0. 6 0. 9wt %。Ni0.2 0.6wt%Ni具有一定的石墨化作用，可全溶于奥氏体，细化并增加珠光体，并且是较好的淬 透性添加剂，能够有效的改善低温性能，而且M在铸铁中的偏析较小，因此可以选定M的 含量为0. 2 0. 6wt%。V0.1 0.3wt%V是强烈的碳化物形成元素，其形成的碳化钒等硬质相具有很高的显微硬度，作为 微合金化元素的加入可以在铸铁的工作表面形成双滑动面，可有效提高铸铁材料的抗磨损 性能。V还可以细化共晶团提高强度。因此其含量可选定为0. 1 0.3wt%。P^O. 08wt%P元素属于有害元素。在Mn含量少的情况下，P容易偏析生成磷共晶，虽然可以提 高铁水的流动性和耐磨性，但是也将使材质变脆。因此应控制材料中的P < 0. 08wt%。S^O. 03wt%S元素是属于有害元素。在Mn含量少的情况下，S有强烈的白口化作用，不仅使材 质变脆，而且降低铁水的流动性。为了确保不使材质变脆，降低模具材料的白口化作用，因 此应控制材料中的S < 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高淬透性合金灰铁模具材料，其特征在于包含以下化学成分，其重量百分配比为：Ｃ ２．８～３．３％，Ｓｉ １．７～２．０％，Ｍｎ ０．６～０．９％，Ｐ≤０．０８％，Ｓ≤０．０３％，Ｃｒ ０．３５～０．５０％，Ｃｕ １．１０～１．２０％，Ｍｏ０．６～０．９％，Ｎｉ ０．２～０．６％，Ｖ ０．１～０．３％，余量为Ｆｅ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：续维，周伟，汪宏斌，吴晓春，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31
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