專利名稱：一種高壽命壓鑄模具材料的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓鑄模具鋼種材料生產(chǎn)工藝的技術(shù)領(lǐng)域，特指一種疲勞壽命長(zhǎng)的壓鑄
模具材料的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
在壓鑄生產(chǎn)中，熱疲勞、破裂、凹陷是壓鑄模具常見(jiàn)的失效機(jī)理，這些原因往往是多個(gè)因素相互作用的結(jié)果。隨著壓鑄工業(yè)的進(jìn)步，壓鑄產(chǎn)品尺寸也逐漸向大尺寸發(fā)展，壓鑄精密程度的要求也越來(lái)越高，如何提高大型壓鑄模具的壽命，已經(jīng)成為當(dāng)前行業(yè)中共同關(guān)注的焦點(diǎn)。 從上世紀(jì)90年代初，北美壓鑄協(xié)會(huì)頒布了《高級(jí)H13驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn))》。從此以后，高級(jí)H13材料成為壓鑄行業(yè)的主流材料，隨后世界知名鋼鐵企業(yè)紛紛效仿，推出一系列高級(jí)壓鑄材料。如瑞典一勝百鋼鐵的8407材料，德國(guó)德勝鋼鐵的2344材料，日本大同鋼鐵的SKD61材料和日立鋼鐵DAC系列，以及近年瑞典和德國(guó)合作開(kāi)發(fā)的DIEVAR材料。這些鋼鐵企業(yè)憑借自身優(yōu)勢(shì)，或從冶煉工藝入手，或合金調(diào)配入手，進(jìn)行新的嘗試，以期望新的突破。可是，遺憾的是沒(méi)有大的進(jìn)展，有鑒于此，如何生產(chǎn)一種疲勞壽命長(zhǎng)的壓鑄模具材料成為有待解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供的一種不同傳統(tǒng)的原材料煉
成的疲勞壽命長(zhǎng)的壓鑄模具材料的生產(chǎn)方法。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟 第一步驟，選用優(yōu)質(zhì)原材料，包括有Fe > 99.98重量百份比的純鐵，C《0.012重量百份比的碳，12. 00《Ni《16. 00重量百份比的鎳，O. 05《Ti《0. 40重量百份比的鈦，4. 00《Mo《6. 00重量百份比的鉬，9. 00《Co《12. 00重量百份比的鈷；
第二步驟，采用真空感應(yīng)熔煉和電渣重熔雙重精練，在真空爐中將所述純鐵熔化，添加所需合金成分，直到成分達(dá)到第一步驟的要求，然后將合金溶液鑄成鋼錠，鋼錠經(jīng)軋制或鍛造后制成金屬棒作為自耗電極，利用電流通過(guò)電渣層時(shí)溶渣所產(chǎn)生的電阻熱來(lái)逐步融化自耗電極，溶體金屬以溶滴形式經(jīng)渣層下落至水冷結(jié)晶器中的金屬溶池內(nèi)，自下而上逐步結(jié)晶成鋼錠； 第三步驟，冶煉第二步驟結(jié)晶成的鋼錠進(jìn)行六面鍛造，鍛造溫度控制在1150 900。C范圍; 第四步驟，鍛造所需要的規(guī)格后，進(jìn)行固溶退火處理。
第五步驟，對(duì)退火處理后的材料六面銑光。 第六步驟，對(duì)銑光后的材料用超聲波探傷，檢測(cè)宏觀組織，進(jìn)行金相分析，觀察顯微組織，對(duì)合格材料進(jìn)行標(biāo)識(shí)。 所述第三步驟中的鍛造方法為將鋼錠在電阻爐中以每小時(shí)15(TC速度加熱到
3115(TC，保溫一定時(shí)間，然后出爐鍛造，采用5000噸大型液壓鍛進(jìn)行鍛造，初次開(kāi)坯鍛造加大鍛造比，終鍛溫度為90(TC，第二階段，應(yīng)減小鍛造比，以保證尺寸公差的精度，終鍛溫度一樣為900°C ，鍛造后，將規(guī)格模塊在空氣中自然冷卻。 所述第四步驟中的固溶退火處理為將模塊在電爐中進(jìn)行固溶退火處理，以每小時(shí)15(TC速度加熱到85(TC，保溫一定時(shí)間，然后出爐空冷。 采用上述步驟后，本發(fā)明煉出的壓鑄材料的化學(xué)成分和機(jī)械性能與傳統(tǒng)的熱做模具鋼完全不同，獨(dú)特的成分和機(jī)械性能使得它成為壓鑄應(yīng)用的最佳選擇高強(qiáng)度和良好沖擊韌性，高折斷韌性，低彈性模數(shù)，良好的熱傳導(dǎo)性和較低的熱膨脹系數(shù)，克服了傳統(tǒng)大型熱壓鑄模具熱疲勞壽命不足的缺點(diǎn)，讓模具壽命得到延長(zhǎng)，主要應(yīng)用于鋁合金、鎂合金、鋅合金的壓鑄及擠壓用模具。
具體實(shí)施例方式
采用本發(fā)明的生產(chǎn)方法實(shí)施時(shí)， 第一步驟，選用優(yōu)質(zhì)原材料，包括有Fe > 99. 98重量百份比的純鐵，C《0. 012重量百份比的碳，12. 00《Ni《16. 00重量百份比的鎳，O. 05《Ti《0. 40重量百份比的鈦，4. 00《Mo《6. 00重量百份比的鉬，9. 00《Co《12. 00重量百份比的鈷；
第二步驟，采用真空感應(yīng)熔煉和電渣重熔雙重精練，在真空爐中將所述純鐵熔化，添加所需合金成分，直到成分達(dá)到第一步驟的要求，然后將合金溶液鑄成鋼錠，鋼錠經(jīng)軋制或鍛造后制成金屬棒作為自耗電極，利用電流通過(guò)電渣層時(shí)溶渣所產(chǎn)生的電阻熱來(lái)逐步融化自耗電極，溶體金屬以溶滴形式經(jīng)渣層下落至水冷結(jié)晶器中的金屬溶池內(nèi)，自下而上逐步結(jié)晶成鋼錠； 第三步驟，冶煉第二步驟結(jié)晶成的鋼錠進(jìn)行六面鍛造，鍛造溫度控制在1150 90(TC范圍；將鋼錠在電阻爐中以每小時(shí)15(TC速度加熱到115(TC，保溫一定時(shí)間，然后出爐鍛造，采用5000噸大型液壓鍛進(jìn)行鍛造，初次開(kāi)坯鍛造加大鍛造比，終鍛溫度為900°C，第二階段，應(yīng)減小鍛造比，以保證尺寸公差的精度，終鍛溫度一樣為900°C ，鍛造后，將規(guī)格模塊在空氣中自然冷卻。 第四步驟，鍛造所需要的規(guī)格后，進(jìn)行固溶退火處理。將模塊在電爐中進(jìn)行固溶退火處理，以每小時(shí)15(TC速度加熱到85(TC，保溫一定時(shí)間，然后出爐空冷。
第五步驟，對(duì)退火處理后的材料六面銑光。 第六步驟，對(duì)銑光后的材料用超聲波探傷，檢測(cè)宏觀組織，進(jìn)行金相分析，觀察顯微組織，對(duì)合格材料進(jìn)行標(biāo)識(shí)。 采用上述步驟后，本發(fā)明煉出的壓鑄材料相關(guān)特性具有以下特點(diǎn) 1、材料的生產(chǎn)工藝包括兩個(gè)重要的處理真空感應(yīng)熔煉(VM)和電渣重熔(ESR)，
VIM和ESR處理保證了對(duì)化學(xué)成分的密切控制和均勻一致的顯微結(jié)構(gòu)。使有害氣體元素的
含量如氧氣和氫氣的含量分別僅僅為40ppm，和1.5ppm，殘存元素S(硫)P(磷)和雜質(zhì)降
到非常微量的地步，通過(guò)工藝達(dá)到的純凈度極大程度上增加了韌性和延展性。 2、機(jī)械加工性固溶退火狀態(tài)，硬度僅為28-32HRC，非常容易加工，在整個(gè)鋸切、
車銑、鉆孔、攻牙、研磨實(shí)驗(yàn)中，都呈現(xiàn)加工良好狀態(tài)。 3、熱處理熱處理具有方便簡(jiǎn)單的操作性，不需要專家理論指導(dǎo)，任何人都可以輕松的在室內(nèi)中完成熱處理，它將傳統(tǒng)模具復(fù)雜困難的熱處理變的簡(jiǎn)單起來(lái)。熱處理沉淀硬化工藝說(shuō)明將材料放入爐中，以最大每小時(shí)15(TC的頻率，加熱至525°C。 70毫米以下的部件，在525t:持續(xù)保溫時(shí)間為6個(gè)小時(shí)。大于70毫米的部件，按照每增加1毫米，則時(shí)間增加3分鐘計(jì)算。保溫時(shí)間完成后，出爐自然冷卻。經(jīng)過(guò)沉淀硬化處理后，材料硬度為47-51HRC，硬度水平僅作為質(zhì)量控制的目的。根據(jù)測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，壓鑄模具的最佳性能在稍微過(guò)時(shí)效的條件下表現(xiàn)。因此時(shí)效時(shí)間必須被控制在70毫米以下的部件，以525度的溫度保溫6個(gè)小時(shí)。 4.尺寸變化系數(shù)在沉淀硬化處理中，有微小和一致的收縮現(xiàn)象發(fā)生。因?yàn)榘l(fā)生變化的尺寸可以很好預(yù)測(cè)，硬化后的加工工作量可以被減少到最少，甚至，在某些情況，則完全不需要。試驗(yàn)表明在525t:時(shí)效后，材料尺寸變化量約為-0. 00035mm/mm(-0. 035% )。
5、焊接性焊接非常簡(jiǎn)單容易，使用GTAW焊接工藝(氣體保護(hù)鎢極電弧焊)，不需要預(yù)熱，焊接流程很容易被跟蹤，焊接中升高溫度而不需要維持，焊接后也不需要特別的冷卻率。焊接后，焊縫和熱影響區(qū)(HAZ)是軟的，因此需要在525t:進(jìn)行短時(shí)沉淀硬化處理。熱影響區(qū)(HAZ)，焊接金屬和金屬基材的物質(zhì)成分幾乎相等。 6、 E匿加工放電后不會(huì)形成硬而易碎的白色層，而且也有很好的抗裂隙形成性
能。E匿后形成的柔軟微薄的變質(zhì)層，只需要輕微的拋磨就會(huì)脫落。 7、拋光性材料組織均勻細(xì)密，具有超高潔凈程度，因此具有很高的拋光性。 由上可知，本發(fā)明生產(chǎn)出的壓鑄材料克服了傳統(tǒng)大型熱壓鑄模具熱疲勞壽命不足
的缺點(diǎn)，讓模具壽命得到延長(zhǎng)，主要應(yīng)用于鋁合金、鎂合金、鋅合金的壓鑄擠壓用模具。
權(quán)利要求
一種高壽命壓鑄模具材料的生產(chǎn)方法，其特征在于，其包括以下步驟第一步驟，選用優(yōu)質(zhì)原材料，包括有Fe≥99.98重量百份比的純鐵，C≤0.012重量百份比的碳，12.00≤Ni≤16.00重量百份比的鎳，0.05≤Ti≤0.40重量百份比的鈦，4.00≤Mo≤6.00重量百份比的鉬，9.00≤Co≤12.00重量百份比的鈷；第二步驟，采用真空感應(yīng)熔煉和電渣重熔雙重精練，在真空爐中將所述純鐵熔化，添加所需合金成分，直到成分達(dá)到第一步驟的要求，然后將合金溶液鑄成鋼錠，鋼錠經(jīng)軋制或鍛造后制成金屬棒作為自耗電極，利用電流通過(guò)電渣層時(shí)溶渣所產(chǎn)生的電阻熱來(lái)逐步融化自耗電極，溶體金屬以溶滴形式經(jīng)渣層下落至水冷結(jié)晶器中的金屬溶池內(nèi)，自下而上逐步結(jié)晶成鋼錠；第三步驟，冶煉第二步驟結(jié)晶成的鋼錠進(jìn)行六面鍛造，鍛造溫度控制在1150～900℃范圍；第四步驟，鍛造所需要的規(guī)格后，進(jìn)行固溶退火處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壽命壓鑄模具材料的生產(chǎn)方法，其特征在于，還包括 第五步驟，對(duì)退火處理后的材料六面銑光。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壽命壓鑄模具材料的生產(chǎn)方法，其特征在于，還包括 第六步驟，對(duì)銑光后的材料用超聲波探傷，檢測(cè)宏觀組織，進(jìn)行金相分析，觀察顯微組織，對(duì) 合格材料進(jìn)行標(biāo)識(shí)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3之任一項(xiàng)所述的一種高壽命壓鑄模具材料的生產(chǎn)方法，其特征在 于，所述第三步驟中的鍛造方法為將鋼錠在電阻爐中以每小時(shí)15(TC速度加熱到1150°C， 保溫一定時(shí)間，然后出爐鍛造，采用5000噸大型液壓鍛進(jìn)行鍛造，初次開(kāi)坯鍛造加大鍛造 比，終鍛溫度為90(TC，第二階段，應(yīng)減小鍛造比，以保證尺寸公差的精度，終鍛溫度一樣為 900°C ，鍛造后，將規(guī)格模塊在空氣中自然冷卻。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l-3之任一項(xiàng)所述的一種高壽命壓鑄模具材料的生產(chǎn)方法，其特征 在于，所述第四步驟中的固溶退火處理為將模塊在電爐中進(jìn)行固溶退火處理，以每小時(shí) 150°C速度加熱到850°C ，保溫一定時(shí)間，然后出爐空冷。
全文摘要
本發(fā)明涉及壓鑄模具鋼種材料生產(chǎn)工藝的技術(shù)領(lǐng)域，特指一種疲勞壽命長(zhǎng)的壓鑄模具材料的生產(chǎn)方法。該發(fā)明采用以下步驟第一步，選用優(yōu)質(zhì)原材料；第二步，采用真空感應(yīng)熔煉和電渣重熔雙重精練；第三步，六面鍛造；第四步，固溶退火處理；第五步，品質(zhì)驗(yàn)收步驟。本發(fā)明生產(chǎn)出的壓鑄材料克服了傳統(tǒng)大型熱壓鑄模具熱疲勞壽命不足的缺點(diǎn)，讓模具壽命得到延長(zhǎng)，主要應(yīng)用于鋁合金、鎂合金、鋅合金的壓鑄擠壓用模具。
文檔編號(hào)C21D8/00GK101781738SQ20101011990
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月8日
發(fā)明者蔡文珍 申請(qǐng)人:深圳市鑫佳鑫五金制品有限公司