[發(fā)明專利]用于雙層堆焊制備鍛模工藝的鑄鋼基體及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110179277.1
• 申請(qǐng)日: 2011-06-29
• 公開（公告）號(hào): CN102242318A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周杰;董旭剛;盧順;權(quán)國政;劉陽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué);重慶杰信模具股份有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/44
• 分類號(hào): C22C38/44;C22C38/58;C21D1/18;B21J13/02;B23P15/24
• 代理公司: 重慶博凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 伍倫辰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于鑄鋼基體的雙層金屬堆焊制備鍛模的方法工藝，特別是涉及一種該工藝中采用的鑄鋼基體及其制備方法。

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背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的飛速發(fā)展和工業(yè)化程度的極大提高，各種鍛模模具的應(yīng)用也越來越普遍和重要，如何能利用更少的資源，生產(chǎn)出更多質(zhì)量更好的產(chǎn)品，將是工業(yè)發(fā)展的一個(gè)方向，所以在鍛模模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須要綜合考慮其性能和成本兩方面。在現(xiàn)有技術(shù)中，常常采用各種模具鋼來制造鍛模模具。有些模具鋼擁有良好的強(qiáng)硬度和韌性等綜合性能，能夠滿足鍛模工況需求，但普遍價(jià)格較高，制備工藝流程較多，周期較長。而其他的模具鋼不是硬度和強(qiáng)度太高，韌塑性較差，加工時(shí)刃角部位易崩裂和剝落，使銳角變鈍或缺損；就是硬度和強(qiáng)度較低，為保持足夠的韌塑性，則模具接觸面因較軟而磨損較快。以上兩種情況都將改變模具的尺寸和形狀，從而嚴(yán)重影響加工后的尺寸精度和表面粗糙度。即使模具進(jìn)行重新修模和更換，也要延長時(shí)間周期，增加生產(chǎn)成本，而且模具的重新裝卡和定位也必將影響產(chǎn)品的加工質(zhì)量。

綜上所述，現(xiàn)有的鍛模模具中，模具的性能和成本往往不能同時(shí)得到較好的滿足。有較好硬度、強(qiáng)度和韌塑性性能的模具鋼價(jià)格通常又很貴，模具制造工藝過程多。因此，尋找一種能同時(shí)較好地滿足鍛模模具在硬度、強(qiáng)度和韌塑性兩方面的性能要求，同時(shí)又可減小生產(chǎn)成本和工序的鍛模制備方法，就成為本技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的問題。

為了解決所述技術(shù)問題，發(fā)明人曾設(shè)計(jì)了一種基于鑄鋼基體的雙層金屬堆焊制備鍛模的方法工藝并申請(qǐng)了專利，專利號(hào)為ZL?200910104604X，該方法工藝中，采用鑄鋼作為鍛模基體，形成波浪形基體表面，并通過在基體層上進(jìn)行雙層金屬堆焊，再回火去應(yīng)力，模具最后機(jī)加工成型。這樣，得到的鍛模能夠同時(shí)較好地滿足鍛模模具在硬度、強(qiáng)度和韌性等方面的性能要求，同時(shí)又可減小生產(chǎn)成本的鍛模制備方法；實(shí)現(xiàn)了低成本、低能耗、短時(shí)間、高利用率、高效率、高性能和高效益的制造和使用模具，對(duì)模具行業(yè)具有無法估量的意義。

發(fā)明人在實(shí)施上述方法的過程中，發(fā)現(xiàn)這種采用雙層堆焊工藝制得的鍛模在工作過程中，經(jīng)過反復(fù)的使用，在壓模反復(fù)沖擊之下，鍛模的堆焊層容易出現(xiàn)脫裂。故如何在保證鍛模強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高鍛模基體與堆焊層結(jié)合強(qiáng)度，成為本領(lǐng)域研究的新方向。

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發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：怎樣提供一種用于雙層堆焊制備鍛模工藝的鑄鋼基體及其制備方法，提高鍛模的基體與堆焊層之間的結(jié)合強(qiáng)度，進(jìn)而提高鍛模使用壽命。

現(xiàn)有的雙層堆焊工藝制得的鍛模在工作過程中出現(xiàn)問題后，發(fā)明人進(jìn)行了分析研究。與鑄鐵相比，鋼的鑄造性能較差。由于鋼的熔點(diǎn)較高，結(jié)晶溫度范圍較寬，故鋼液的流動(dòng)性能較差；收縮較大，故收縮及縮松趨向較大，鑄件容易形成熱裂和冷裂等缺陷。在普通鑄造碳鋼的化學(xué)成分中，碳、硅、錳、磷、硫這五種是基本元素，其中碳可提高碳鋼中的珠光體含量，而使碳鋼的強(qiáng)度提高；硅和錳也在一定程度上對(duì)鋼起固熔強(qiáng)化的作用；磷會(huì)形成脆性的Fe₃P化合物，導(dǎo)致鋼的塑韌性急劇下降，并使鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度升高，形成“冷脆”；硫容易在晶界形成FeS低熔點(diǎn)物質(zhì)（其熔點(diǎn)只有985℃），高溫狀態(tài)受力時(shí)，材料會(huì)沿晶界形成裂紋，形成“熱脆”。

鑄鋼表面盡管有脫碳層，但在近表皮的地方并沒有縮孔，金屬比較致密，所以根據(jù)鑄鋼表面層金屬進(jìn)行設(shè)計(jì)和直接在表面層上施焊都是比較理想的。而鑄鋼的焊接性能也與其碳當(dāng)量密切相關(guān)，根據(jù)碳當(dāng)量計(jì)算公式（下式1），主要影響焊接性能元素為C、Mn、Cr、Mo等。通常鑄鋼含碳量在0.3%以下，如果雜質(zhì)少，沒有偏析現(xiàn)象，這說明可焊性是良好的。如果含碳量在0.3%以上，或含有硫磷雜質(zhì)較多，就容易在焊接處出現(xiàn)硬化、裂縫等缺陷。

碳當(dāng)量=C+1/6Mn+1/24Si+1/15Ni+1/5Cr+1/4Mo?????????????（1）

因此鍛模基體碳及合金元素含量高，則其強(qiáng)度高，但必然導(dǎo)致可焊接性能變差；而良好的焊接性能需要較低的碳當(dāng)量，這也必然會(huì)影響鍛模力學(xué)性能。

故現(xiàn)有的鑄造材料中，很難同時(shí)滿足鑄造基體既能有足夠高的強(qiáng)度，以承受鍛壓機(jī)工作壓力，在工作中不破裂、變形小，塑韌性能優(yōu)異；又能具有良好的焊接性能，使其與表面強(qiáng)化焊層結(jié)合牢固，工作時(shí)不脫落。有較好硬度、強(qiáng)度和韌塑性性能的模具鋼價(jià)格通常又很貴，模具制造工藝過程多。需要重新研發(fā)一種能同時(shí)較好地滿足鍛模模具在硬度、強(qiáng)度和韌塑性兩方面的性能要求，同時(shí)又具有優(yōu)異焊接性能的鍛模鑄造材料