[發(fā)明專利]用于含模內(nèi)彎曲水道熱作模具的鋼材及其熱處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210240527.2
• 申請日: 2012-07-12
• 公開（公告）號: CN102808135A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙成志;高亞龍;胡平;王曉明;趙立信
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué);哈爾濱鑫潤工業(yè)有限公司;吉林偉孚特輕量化技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: C22C38/48
• 分類號: C22C38/48;C21D1/26;C21D1/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種鋼材，本發(fā)明也涉及一種鋼材的熱處理方法。具體地說是一種用于高強鋼板熱沖壓成形，并且含有模內(nèi)彎曲水道冷卻系統(tǒng)的熱作模具的鋼材及其熱處理方法。

背景技術(shù)

含彎曲水道冷卻系統(tǒng)的熱作模具可用于高強鋼板的熱沖壓成形。該項技術(shù)適用于船舶、汽車、軌道車輛等行業(yè)，尤其是汽車行業(yè)。由于低碳環(huán)保的要求，上述行業(yè)追求輕量化成為發(fā)展的必然趨勢，由此導(dǎo)致高強鋼板的用量劇增，這對沖壓模具及對應(yīng)的模具鋼提出了較高的要求。采用熱沖壓方法是最適合于該類板材的成形方法。模具因素是熱沖壓法實施的最大制約因素，采用彎曲水道內(nèi)冷卻系統(tǒng)的熱作模具是解決該問題的最佳選擇。在該類模具中，模具材料是決定性因素，關(guān)系到模具的性能、生產(chǎn)效率和維護(hù)性。因而研制適合于該類模具的熱作模具鋼成為實現(xiàn)高強鋼板的熱沖壓成形的必要途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有良好的硬度，較高的力學(xué)性能和熱強性，良好的紅硬性、抗氧化性、熱穩(wěn)定性和抗熱疲勞性的用于含模內(nèi)彎曲水道熱作模具的鋼材。本發(fā)明的目的還在于提供一種用于含模內(nèi)彎曲水道熱作模具的鋼材的熱處理方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明的用于含模內(nèi)彎曲水道熱作模具的鋼材的重量比化學(xué)組成為：C0.57%-0.63%、Si0.30%-0.50%、Mn0.40%-0.50%、P≤0.030%、S≤0.025%、Cr7.80%-7.90%、Ni2.20%-2.40%、Mo1.50%-1.60%、V0.20%-0.30%、Nb0.08%-0.12%、Cu0.60-0.80%，余量為Fe。

本發(fā)明的用于含模內(nèi)彎曲水道熱作模具的鋼材的熱處理方法包括退火、淬火和回火三個過程；所述退火過程的方法為：200℃以下裝爐，升溫速度≤80℃/小時，860℃溫度下保溫，保溫后爐冷至300℃，然后出爐空冷；所述淬火過程的方法為：200℃以下裝爐，升溫速度≤80℃/小時，1100℃溫度下保溫，然后油淬；所述回火過程的方法為：200℃以下裝爐，升溫速度≤80℃/小時，300℃溫度下保溫，最后出爐空冷。

本發(fā)明提供了一種鑄造熱作模具鋼，該模具鋼所制模具用于高強鋼板的熱沖壓成形，并且模具內(nèi)含有彎曲水道冷卻系統(tǒng)。

本發(fā)明的鋼材的制備，首先是按照成分來進(jìn)行配料。再結(jié)合具體的模具工件所進(jìn)行的其他工序包括熔煉、鑄造、清理熱處理、噴砂、打磨和機械加工和表面處理等。其中熔煉方法既可以是普通中頻感應(yīng)熔煉，也可以是真空感應(yīng)熔煉、電弧爐熔煉等。

本發(fā)明基于根據(jù)材料的使用背景和工況所進(jìn)行的材料設(shè)計，并且進(jìn)行了實驗測試和完善而確定，目標(biāo)是獲得馬氏體為主并含有少量貝氏體組織，并且材料具有良好的力學(xué)性能，適合于模具的使用環(huán)境。采用中碳含量，目的是提高材料的硬度和強度。采用的Cr含量是為了獲得馬氏體組織，以實現(xiàn)馬氏體相變強化。采用V、Nb元素進(jìn)行復(fù)合析出相強化。采用Cr、Mo、Ni等元素進(jìn)行固溶強化，提高鋼的高溫性能和耐腐蝕性。銅的加入能提高鋼的抗氧化性，利于馬氏體轉(zhuǎn)變。通過各元素的綜合作用，可提高材料的紅硬性、抗氧化性、熱穩(wěn)定性和抗熱疲勞性。

采用本發(fā)明的化學(xué)成分和熱處理方法，所得到的鑄件具有以下優(yōu)點：良好的硬度、較高的力學(xué)性能和熱強性、良好的紅硬性、抗氧化性、熱穩(wěn)定性和抗熱疲勞性。

本發(fā)明的模具鋼解決了熱沖壓成形模具在熱沖壓成形過程中由于苛刻的使用工況所產(chǎn)生的一系列問題，同時解決了模內(nèi)冷卻系統(tǒng)在冷卻過程中由于沖刷對材料產(chǎn)生的磨損和腐蝕問題，從而適合于模具的使用特點。

具體實施方式

下面舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)的描述：

采用普通中頻感應(yīng)熔煉方法獲得用于含模內(nèi)彎曲水道熱作模具的鋼材，爐料包括、生鐵、廢鋼、硅鐵、錳鐵、微碳鉻鐵等，具體爐料配比見表1：

表1各爐料加入量???????????????????????????（kg）

爐料化學(xué)成分滿足表2的要求：

表2爐料化學(xué)成分???????????????????????????（%）

用80kg鋼水制成一件重量為45kg的鑄件和四根梅花試棒。對澆注后的鑄件及梅花試樣進(jìn)行成品直讀光譜分析，結(jié)果如表3所示。

表3鑄件及試棒的化學(xué)成分??????????????（wt%）