[發明專利]一種耐溫沖針及其制備方法

有效

• 申請號: 201410322742.6
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN104099519A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 吳滿旵
• 申請（專利權）人: 寧波市鄞州文昌金屬制品有限公司
• 主分類號: C22C38/22
• 分類號: C22C38/22;C21D8/00;B21D37/10
• 代理公司: 寧波市鄞州盛飛專利代理事務所(普通合伙) 33243
• 代理人: 張向飛

技術領域

本發明涉及一種耐溫沖針，具體涉及一種耐溫沖針及其制備方法，屬于模具加工技術領域。

背景技術

沖壓模具是在冷沖壓加工中，將材料(金屬或非金屬材料)加工成零件(或半成品)。沖針又名沖頭，是沖壓模具工作中必不可少的配件，屬于可更換的模具耗材，常常將其直接與材料接觸，使材料發生分離或者塑性形變。因此，沖針的材質、結構、形狀等直接影響著沖壓件的質量、生產效率以及生產成本等。而現有技術生產的沖針存在易斷、磨損較快、強度不夠高、耐高溫性不好等不足。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的不足，提供一種耐磨性能、耐高溫性能都較好且使用壽命長的耐溫沖針。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：一種耐溫沖針，所述耐溫沖針的組成元素及質量百分比為：碳(C)：0.30％-0.40％，鉻(Cr)：12.50％-14.70％，鉬(Mo)：0.10％-0.20％，錸(Re)：0.50％-1.20％，余量為鐵(Fe)以及不可避免的雜質。

相較于現有技術，本發明中耐溫沖針通過極少的組成元素，以及優化各成分的配比，使其耐磨性能好，耐高溫且使用壽命長。

碳是鋼中重要的組成元素，它以固溶和形成碳化物的方式來提高沖針的強度、改善沖針的耐磨性。隨著碳含量的增加，碳化合物的數量增加，尺寸加大，從而縮小碳化合物間的間距，提高其耐磨性。但是如果碳含量過高，會加大沖針的脆性，降低其強度和韌性，反而導致沖針易斷；若碳含量過低，沖針的硬度低，耐磨性能差。本發明中將碳元素的含量控制在0.30％-0.40％，可使耐溫沖針具有較好的綜合性能。

本發明耐溫沖針中鉻(Cr)元素含量較高，可達12.50％-14.70％。鉻元素與碳元素可產生協同作用，形成多種碳化物，隨著鉻元素含量的增加，碳化物的數量也在不斷的增加。在沖針中加入高含量的鉻元素，不僅能改變沖針中碳化物彌散分布形態，獲得以Cr₂₃C₆和Cr₇C₃為主的碳化物，使其彌散分布于奧氏基體上，還能提高沖針的耐磨性、硬度、強度和抗高溫、抗腐蝕性能。而且鉻元素的加入能提高鋼材的淬透性以及鋼材的抗氧化性能，同時也可以提高沖針的抗回火穩定性以及沖針的抗接觸疲勞性能。當鉻元素的含量超過12％時，可使鋼材具有良好的高溫抗氧化和耐氧化性介質腐蝕的作用；但當鉻元素的含量超過15％時，會導致沖針的韌性和塑性降低。因此本發明耐溫沖針中將鉻元素的加入量控制在12.50％-14.70％，既保證了沖針的硬度和耐磨性能，又有效防止其韌性和塑性的降低。

在本發明耐溫沖針中加入0.10％-0.20％鉬(Mo)元素，可有效抑制沖針冷卻過程中晶界碳化物的析出，有利于細化晶粒，提高沖針的韌性；并增加碳化物的數量，提高碳化物的硬度，改善沖針的耐磨性，提高沖針的高溫硬度以及沖針的高溫耐磨性。同時鉬可以有效地抑制滲碳體聚集，使鉬的碳化物以極細小尺寸彌散分布在奧氏體中，強化奧氏體組織，從而增加沖針的強度和硬度，增強其形變硬化性能，改善其抗磨損能力。此外，鉬元素還可以和鉻元素產生協同作用，提高沖針的抗回火穩定性，并減小甚至消除沖針的回火脆性。但是鉬元素會降低沖針的導熱性，若鉬含量過高，沖針的導熱性降低，從而增大沖針的熱應力，降低其抗熱疲勞性能。通過試驗發現，將本發明耐溫沖針中鉬含量控制在0.10％-0.20％之間，沖針的效果最佳。

本發明耐溫沖針中加入少量稀土元素錸(Re)，用以固溶強化，提高沖針的硬度、耐磨性、沖擊韌性等綜合性能，使沖針能在長期使用中耐受摩擦力。錸的加入能夠提高沖針的抗氧化性和耐腐蝕性，且其化學性質活潑，可以與硫元素化合，成為很好的脫硫劑和去氣劑，從而可以改變鋼中夾雜物的分布與形態，改善沖針的質量。特別的，在沖針中加入錸元素，可以產生錸效應，提高沖針的強度和韌性。

雖然上述元素對耐溫沖針材料都有一定的貢獻，但使用時最關鍵的是要用合理的配比及組合，這樣才能充分發揮各元素的優越性。