[發(fā)明專利]一種鋁壓鑄模用熱作模具鋼

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210020349.2
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN102703835A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設計）人: 劉仕爽
• 申請（專利權）人: 劉仕爽
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及鋼鐵冶金工藝，特別涉及一種熱作模具鋼。

背景技術

作為鋁壓鑄模具，當前一直存在因熱疲勞而在空腔表面產生裂紋(熱裂)的問題。該熱裂是指以下現象：在開模后向空腔表面澆注冷卻水時，由于空腔表面的急速冷卻和加熱狀態(tài)的內部之間的溫度差，在空腔表面會產生拉伸應力，由于由該反復過程引起的熱疲勞而在空腔表面產生裂紋。對于該熱裂來說，提高模具的硬度是有利的。

另一方面，近年來，人們要求縮短鋁壓鑄產品的制造周期(高循環(huán)化)。為了實現這一要求，以縮短模具的合模時間為目的，逐漸強化對模具內的鋁鑄造產品的水冷。該水冷的強化，具體來說，通過使水冷孔接近空腔表面來進行。該情況下產生以下問題：鋁制品鑄造時在水冷孔表面產生的熱應力增大，會產生從水冷孔開始產生裂紋的現象。

這種從水冷孔開始的裂紋，并不僅僅是由于鑄造時反復加載的熱應力引起的，而是由熱應力引起的裂紋、和由在水冷孔表面產生的銹蝕引起的應力腐蝕裂紋的復合的延遲破壞現象。

該從水冷孔開始的裂紋，模具的硬度越高越容易發(fā)生。因此，對于這種從水冷孔開始的裂紋來說，降低模具的硬度是有利的。

也就是說，如果提高模具硬度，則對于熱裂來說是有利，但對于從水冷孔開始的裂紋來說是不利的，相反，如果降低模具硬度，則對于從水冷孔開始的裂紋來說是有利的，另一方面，對于熱裂來說是不利的，抗熱裂性會惡化。

從抑制上述從水冷孔開始的裂紋的角度出發(fā)，優(yōu)選使模具硬度為HRC45～40。

作為現有的鋁壓鑄模具，主要使用以JIS-SKD61為代表的5Cr類熱作模具鋼。近些年來，為了抑制在空腔表面產生的熱裂，逐漸使其使用硬度提高，隨著鋁壓鑄產品的制造的高循環(huán)化，從模具水冷孔開始的裂紋帶來的危險性逐漸增大。在上述JIS-SKD61的情況下，含有大約0.4％的C，在淬火狀態(tài)下的硬度，例如為HRC53左右。

因此，為了出于抑制從水冷孔開始的裂紋的目的而使其硬度降低到小于或等于HRC45，需要進行在大于或等于600℃的高溫下的退火。但是，如果進行這種高溫下的退火，則會顯著降低鋼的抗腐蝕性。

這種材料含有大約5％的Cr，其本來是抗腐蝕性良好的材料。但是，如果在大于或等于600℃的高溫下進行退火，則所含有的Cr幾乎都因為該高溫回火而作為Cr碳化物析出，鋼中含有的Cr對抗腐蝕性的提高沒有作用。

無論如何，使用目前主要作為鋁壓鑄模具使用的以JIS-SKD61為代表的熱作模具鋼，不能很好地解決從水冷孔開始的裂紋問題。為了使從水冷孔開始的裂紋問題和空腔表面的熱裂問題均得到很好地解決，考慮以下方法是有效的：在防止在水冷孔內產生的銹蝕的同時降低存在水冷孔的模具內部的硬度，另一方面提高產生熱裂的模具的空腔表面的硬度。但是，滿足這種特性的材料還沒人提出。

發(fā)明內容

針對現有技術的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種熱作模具鋼，該熱作模具鋼具有良好的抗熱裂性，且能夠很好地抑制從水冷孔開始的裂紋。

為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種熱作模具鋼，該熱作模具鋼以百分比計(重量)由下列組份組成：C?0.30～0.50％，Si?0.80～1.20％，Mn?1.50～1.70％，Cr?4.50～5.50％，W?1.60～2.00％，Mo?0.10～0.30％，V?1.60～1.80％，Ni?1.20～1.60％，Co0.2～0.4％，Nb?0.5～0.7％，S≤0.005％，P≤0.03％，其余量為Fe。

優(yōu)選，該熱作模具鋼以百分比計(重量)由下列組份組成：C?0.35～0.45％，Si?0.90～1.10％，Mn?1.55～1.65％，Cr?4.80～5.20％，W?1.70～1.90％，Mo?0.15～0.25％，V?1.65～1.75％，Ni?1.30～1.50％，Co?0.25～0.35％，Nb?0.55～0.65％，S≤0.005％，P≤0.03％，其余量為Fe。

最優(yōu)選，該熱作模具鋼以百分比計(重量)由下列組份組成：C?0.40％，Si?1.0％，Mn?1.60％，Cr?5.0％，W?1.80％，Mo?0.20％，V?1.70％，Ni?1.40％，Co?0.30％，Nb?0.60％，S≤0.005％，P≤0.03％，其余量為Fe。

本發(fā)明一種熱作模具鋼主要組份范圍確定的理由如下：

C：是控制馬氏體強度的關鍵因素，也是影響韌性的主要因素。