本发明专利技术涉及一种新型超高热导率热冲压模具材料。目前市场上的热冲压模具用钢主要为各种改良H13和H11等高合金热作模具钢。本专利钢的成分以质量百分含量计为：C:0.150-0.35%；Si:≤0.25%；Mn:0.08-0.20%；W:1.0-2.0%；Mo:2.0-4.5%；Cr:≤0.30%；V:≤0.02%；其余为Fe和不可避免的杂质元素，杂质元素中S:≤0.005%；P:≤0.01；O:≤30ppm。其特点是，以简单的C、Mo和W元素为主，并协调碳化物的配比；保持低Mn、低Cr和超低Si含量；该材料经电炉熔炼→电渣重熔→退火→高温均匀化→锻造→退火后，具有良好的机加工性能；经过热处理（1060℃~1100℃淬火→高温回火）后，在性能上具有一般热冲压模具钢如H13钢的韧性，且硬度、回火稳定性和热疲劳性能更优；特别是较低的热膨胀系数和超高的导热能力使之更适用于热冲压。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
按模具服役条件大致可将模具钢分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢三大类。热冲压模具钢属于热作模具钢。随着汽车行业的高速发展，以及汽车轻量化需求的不断提高，热冲压成形工艺主要用于获得超高强度冲压件。在获得超高强度钢时，由于冷冲压成形工艺所需的成形力极大，容易导致模具损坏、设备震动，且还易产生破裂、起皱、反弹、尺寸精度不良等问题。因此，原有冷冲压成形工艺的不再满足技术和生产发展的需要，而热冲压成形工艺利用金属在高温状态下，其塑性和延展性迅速增加，屈服强度迅速下降。热冲压模具钢是近几十年使用量急剧上升和消耗最大的模具钢之一，它的工况条件比一般热作 模具钢还更复杂。钢板热冲压过程是将特殊的高强度钢板加热到奥氏体温度范围，快速移动到模具，快速冲压，在压机保压状态下通过布置有冷却回路的模具(而不是空气)对零件进行淬火冷却(并要保证一定的冷却速度)，最后获得超高强度冲压件(组织为马氏体，强度在1500MPa左右甚至更高)。在工作时，由于模具与加热的坯料直接接触，当炽热的金属放入热冲压模具型腔时，型腔表面急剧升温，且冲压和保压时表层产生压应力和压应变，这使得模具需要较好的热强性和热稳定性；在保压过程中通过带有冷却水道的模具对零部件淬火，为了使模具能很快地把钢板的热量带走和保证模具在服役过程中的精度，模具材料必需具有较大的导热系数和较小的热膨胀系数；当金属件取出时，型腔表面由于急剧降温而受到拉应力和拉应变作用，在这种交替变换温度的工况下模具极易产生热疲劳；并且热冲压模具钢在服役过程中，还要受到较大冲击载荷，因此模具需具备优良的韧性。为防止模具表面在服役过程中产生的拉毛，模具还需具有较高的硬度。因此，复杂的工况要求热冲压模具材料具有较高的热导率、热强度、硬度、冲击韧性、淬透性和热稳定性和抗冷热疲劳性能坐寸o目前国内外尚无专门的适合热冲压成形的模具材料。目前，我国使用的热冲压模具钢采用的是国家标准GB/T1299-2000中钢号为4Cr5MoSiVl(相当于北美标准H13钢)。这种热冲压模具钢的化学成分采用 C 0. 32-0. 45wt%、Cr 4. 75-5. 50wt%、Mo I. 20-1. 75 wt%、V0. 80-1. 20 wt%、Si 0. 80-1. 2wt%、Mn 0. 20-0. 5wt%、P 彡 0. 03wt%、S 彡 0. 03wt%。目前，日本企业采用的是热作模具钢SKD61 (相当于北美标准H13钢)，瑞典热冲压模具供应商采用的是0RVAR，德国企业采用的是CR7V和I. 2379。从理论上，钢的组织中铁素体的热导率最高，约为7f80W/m K，回火马氏体热导率为35W/m K，渗碳体的热导率最低为7W/m K。现有H13热冲压模具钢属于中碳中合金钢，得到的回火马氏体中铁素体的比例不高。从导热机理来看，对于纯金属，通过自由电子运动来导热是主要机制对于自由电子导热而言，热传导的阻力主要是晶格振动声子对自由电子的散射温度增加，晶格振动加剧，声子对自由电子运动的阻力增加，导致其导热能力下降。现有H13钢含有较多种类的合金元素，合金元素的存在导致原子铁晶格畸变，降低热导率；特别是化学成份中含有较高的Si元素，Si的外层电子结构与Fe的差异较大，会严重降低钢的热导率。这些因素都使得现有热冲压模具钢H13的热导率不高。并且其化学成分含有钥、铬元素和一定量的碳元素，因此其材料电渣锭的偏析严重，成材后的组织中存在大量的大块液析碳化物，使得材料的韧性不足，容易出现早期开裂失效。由于这种材料含有大量的二次硬化元素，其回火态二次碳化物容易在服役条件下长大粗化和发生类型转变，而且回火马氏体中的合金元素也容易析出而降低钢的强度，从而降低钢的高温性能。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进行检索发现，涉及到和本专利相关联的热作模具钢及其冶金制造技术的专利号为 1)专利号申请号201080014370.0，名称具有出色的韧性和热导率的热加工工具钢，其化学成份重量百分比含量为C=0. 2-1. 2% ；N=0-1% ；B=0-1% ；Cr<l. 5%;Ni=L 0-9 ；Si<0. 4 ；Mn=0-3% ；Al=0-2. 5% ；Mo=0-10% ；ff=0-15% ；Ti=0-3% ；Ta=0-3% ；Zr=0-3% ；Hf=0-3% ；V=0-4% ；Nb=0-3 ；Cu=0-4% ；Co=0-6% ；S=0-1% ；Se=0-l% ；Te=0-l% ；Bi=0-l% ；As=0-l% ；Sb=0-l% ；Ca=0-1% ;余量由铁和不可避免的杂质构成，其中％Ceq=%C+0. 86*%N+1. 2*%B，其特征在于 ％Mo+l/2*%W>l. 2 2)专利号申请号CN200810046104.0，名称一种新型铬系热作模具钢及其热处理工艺，其化学成份重量百分比含量为碳C 0.35 0.7%，硅Si 0.3 1.3%，锰Mn 0.3 I.3% ,铬 Cr 7. 0 11. 0%，钨 W 0. 4 I. 2%，钥 Mo 0. 4 I. 2%，钒 V 0. 4 I. 2%，镍Ni I. 0%，硫S彡0. 005%，磷P彡0. 030%，硼B 0. 03% -0. 10%，氮化物含量的范围为0.02%彡氮化物彡0.20% ,0.02%彡氮N<0. 10%，其余量为铁Fe。3)专利号申请号CN200810101341.2，名称一种低成本热作模具钢，其化学成份重量百分比含量为C 0. 38-0. 42% , Si :0. 9-1. I % , S ^ 0. 030 % , P ^ 0. 030 % ,Mn 0. 3-0. 5 % ,W 0. 9-1. 2 % , Mo :0. 45-0. 55 % , Cr :4. 8-5. 2 % , V 0. 25-0. 45 % , Nb :0. 08-0. 15%，其余为Fe及不可避免的杂质。4)专利号申请号200810035538. 0，名称热作模具钢，其化学成份重量百分比含量为C 0. 36-0. 44，Si 0. 25-0. 50，Mn 0. 20-0. 80, P ^ 0. 030, S ^ 0. 030，Cr 3. 00-4. 00，Mo I. 60-2. 20，W I. 50-2. 00，V 0. 80-1. 50，Co 0. 50-1. 50，余量为 Fe。5)专利 Patent JP2008095181 (A)，名称HOT-WORKING TOOL STEEL HAVINGSUPERIOR TOUGHNESS AND HIGH-TEMPERATURE STRENGTH, comprising in terms of % bymass: 0.34 to 0. 40% C, 0.3 to 0.5% Si, 0.45 to 0. 75% Mn, 0 to less than 0.5%Ni, 4. 9 to 5. 5% Cr, Mo and/or W singly or totally in an amount of 2.5 to 2.9% i本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超高热导率热冲压模具用钢，其特征在于，其合金成分主要以下列元素组成，以质量百分含量计C :0. 150-0. 35% ；Si ( 0. 25% ；Mn :0. 08-0. 20% ；ff :1. 0-2. 0% ；Mo 2. 0-4. 5% ；Cr 0. 30% ;V :彡0. 02% ;其余为Fe和不可避免的杂质元素，杂质元素中S ^ 0. 005% ；P 0. 01 ；0 30ppm。2.一种超高热导率热冲压模具用钢的制备方法，用于制备根据权利要求I所述的超高热导率热冲压模具用钢，其特征在于，本方法采用如下步骤 (a)熔炼按超高热导率热冲压模具用钢合金成分，以质量百分含量计C:0. 150-0. 35% ；Si ( 0. 25% ；Mn :0. 08-0. 20% ；ff :1. 0-2. 0% ；Mo :2. 0-4. 5% ； Cr ^ 0. 30% ；V 0. 02% ;其余为Fe和不可避免的杂质元素，杂质元素中S :彡0. 005% ；P 0. 01 ；0 (30ppm，按传统常规的方法进行熔炼，将配合料放置于电炉中，在1500°...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓春，尹学炜，何明锭，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
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