一种铁基模具材料及模具制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种铁基模具材料，其化学成分重量百分比为：C 3.4-3.6％，Si 1.9-2.1％，Mn 0.3-0.5％，Cr 0.5-0.8％，Ti 0.1-0.2％，Te 0.05-0.1％，Mg 0.03-0.05％，Re 0.01-0.03％，P≤0.05％，S≤0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。本发明的模具材料抗拉强度(Rm):≥600mpa，延伸率(δ)：≥1％，硬度：190-240HB，淬火硬度：52-57HR；而且生产成本低于目前使用添加Ni-Mo-Cu的铸铁材料成本；具有良好的切削性能，可以使模具加工效率提高20％；还具有良好的耐磨性，制备的模具寿命可以提高10％。
【专利说明】一种铁基模具材料及模具制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铸造领域，特别涉及一种汽车冲压模具材料及模具制备方法。
【背景技术】
[0002] 汽车部件中侧围、顶盖、发动机盖板、后背箱盖板、翼子板、门板类通过冲压模具冲 压成型，采用的冲压工艺中需要很大的压力作用使钢板（或铝板）成型。这就需要冲压模 具具有很高的强度、硬度及韧性，特别是冲压模具中的拉延序模具，要求一次成型并且尺寸 精度及耐磨性要求非常高，要求材料的抗拉强度（Rm):彡580mpa，延伸率（δ):彡1%，硬 度：190-240ΗΒ，淬火硬度：> 50HR，传统的拉延序模具材料使用的添加 Ni-Mo-Cu的铸铁材 料，在合金中，镍板、钥铁及铜板价格均在10万元/吨以上，生产成本非常高，且此类合金的 加入影响材料的铸造性能，铸件的缩松缩孔倾向加大，铸造风险系数变大。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种铁基模具材料，目的是在确保拉延序模具所要求的性能的同时， 大幅度降低铸造生产的原材料成本，并减小铸件的缩松缩孔倾向，降低铸造风险系数。
[0004] 为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种铁基模具材料，其化学成分重 量百分比为：C 3. 4-3. 6%，Si I. 9-2. 1%，Mn 0· 3-0. 5%，Cr 0· 5-0. 8%，TiO. 1-0. 2%，Te 0· 05-0. 1%，Mg 0· 03-0. 05%，Re 0· 01-0. 03%，P 彡 0· 05%，S 彡 0· 02%，其余为 Fe 和不 可避免的杂质元素。
[0005] 下面具体说明本发明技术方案的内容：
[0006] C元素重量百分比为3. 4-3. 6 %，促进石墨化，减少白口倾向，消除渗碳体，提高镁 吸收率，有利于石墨化、细化和圆整；
[0007] Si元素重量百分比为1. 9-2. 1%，促进石墨化和渗碳体分解，提高动载性能，提高 延伸率，改善缩松和流动性；
[0008] Mn元素重量百分比为0. 3-0. 5%，稳定和细化珠光体，提高强度和硬度，提高淬透 性，稳定奥氏体，提高耐磨性；
[0009] Cr元素重量百分比为0. 5-0. 8%，强烈促进珠光体的形成，有利于提高淬火硬度；
[0010] Ti元素重量百分比为0. 1-0. 2%，强烈提高组织耐磨性，提高模具使用寿命；
[0011] Te元素重量百分比为0. 05-0. 1%，强烈促进珠光体形成，稳定和细化组织，保证 淬火硬度；
[0012] Re元素重量百分比为0. 01-0. 03%，具有微弱的球化作用，主要是为了净化铁液， 为形成球状石墨创造有利的冶金条件；
[0013] P元素重量百分比< 0. 05%，降低材料的低温韧性，易出现冷裂，增加铸件缩孔、 缩松倾向；
[0014] S元素重量百分比< 0.02%，消耗球化剂，不利于球状石墨的形成，阻碍石墨化， 增大白口倾向，降低铁液流动性，易出现夹渣、皮下气孔等铸造缺陷；
[0015] C、Si为促进石墨化元素，含量太高会降低铸件强度，太低易出现缩孔缩松、流动性 差等缺陷，根据铁碳相图规律，选择该成分，有最好的铸造性能；Cr、Ti、Te等合金元素，主 要是问了提高强度和淬透性，经过多次调试，上述三种合金在以上成分范围内时，即可达到 所需材料性能；P、S为原材料本身所含微量元素，不利于铸造性能的提升，在该含量标准以 下，对材料性能影响较小。
[0016] 为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了一种采用上述铁基模 具材料制备拉延序模具的方法，其包括步骤：
[0017] (1)炉料添加：用汽车冲压废钢边角料，打包成400mmX400mmX400mm规格的压块， 通过自动加配料系统，增碳剂分层添加，再将金属炉料添加到中频感应电炉内；
[0018] (2)加热熔化：加料初期用小功率预热，预热15分钟后，满负荷开始加热使炉料快 速融化；
[0019] (3)合金的添加：根据合金熔点的不同，先将高熔点的铬铁、钛铁等加入，后期加 入猛铁；
[0020] (4)温度检测：铁液熔化完毕，温度在1400°c -1430°c时，检测化学成分，成分合格 后再升温至1500°C出炉；
[0021] (5)光谱成分检验：用取样勺，取铁100g，倒入预制钢模，快速冷却后，形成白口组 织，白口组织由砂轮机打磨、抛光机抛光后，用光谱激发检测成分；
[0022] (6)出铁液：铁液成分和温度检测合格后，开启电炉倾倒按钮，将铁液从电路内倒 入铁水包；
[0023] (7)球化处理：铁水包内按"三明治"加入有球化剂，铁液直接冲入铁水包后在铁 水包内球化反应；
[0024] (8)扒渣：通过扒渣工具，通过两次在铁液表面撒除渣剂，两次扒渣，将铁液表面 浮渣扒除干净；
[0025] (9)浇注：铁液温度和成分检测合格后，调到浇注的砂箱，调整好高度后按规定速 度浇注，成型模具。
[0026] 与现有技术相比，本发明获得了以下有益效果：本发明模具材料抗拉强度 (Rm):彡600mpa，延伸率（δ):彡1%，硬度：190-240HB，淬火硬度：52-57HR;而且生产成本 低于目前使用添加 Ni-Mo-Cu的铸铁材料成本；具有良好的切削性能，可以使模具加工效率 提1? 20% ;还具有良好的耐磨性，制备的I旲具寿命可以提1? 10%。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
[0028] 图1是实施例1的铁基模具材料金相组织；
[0029] 图2是实施例2的铁基模具材料金相组织；
【具体实施方式】
[0030] 下面对照附图，通过对实施例的描述，对发明的【具体实施方式】作进一步详细的说 明，目的是帮助本领域的技术人员对发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解， 并有助于其实施。
[0031] 本发明一种铁基模具材料，其化学成分重量百分比为：C 3. 4-3. 6 %， SiL 9-2. 1 %, Mn 0. 3-0. 5 %, Cr 0. 5-0. 8 %, Ti 0. 1-0. 2 %, Te 0.05-0.1 %, Mg 0· 03-0. 05%，Re 0· 01-0. 03%，P彡0· 05%，S彡0· 02%，其余为Fe和不可避免的杂质元 素。
[0032] 实施例一
[0033] 一种铁基模具材料，其化学成分重量百分比为：C 3. 43%，Si 1.95%，Mn 0.4%， Cr 0.78%，Ti 0.19%，Te 0.08%，Mg 0.045%，Re 0·013%，Ρ 0.03%，S 0.015%，其余为 Fe和不可避免的杂质元素。
[0034] 采用实施例一铁基模具材料制备拉延序模具的方法，其包括步骤：
[0035] (1)炉料添加：用汽车冲压废钢边角料，打包成400mmX400mmX400mm规格的压块， 通过自动加配料系统，增碳剂分层添加，再将金属炉料添加到中频感应电炉内；
[0036] (2)加热熔化：加料初期用小功率预热，预热15分钟后，满负荷开始加热使炉料快 速融化；
[0037] (3)合金的添加：根据合金熔点的不同，先将高熔点的铬铁、钛铁等加入，后期加 入猛铁；
[0038] (4)温度检测：铁液熔化完毕，温度在1400°C _1430°C时，检测化学成分，成分合格 后再升温至1500°C出炉；
[0039] (5)光谱成分检验：用取样勺，取铁100g，倒入预制钢模，快速冷却后，形成白口组 织，白口组织由砂轮机打磨、抛光机抛光后，用光谱激发检测铁液的化学成分是否都包含上 述实施例的所有元素；
[0040] (6)出铁液：铁液成分和温度检测合格后，开启电炉倾倒按钮，将铁液从电路内倒 入铁水包；
[0041] (7)球化处理：铁水包内按"三明治"加入有球化剂，铁液直接冲入铁水包后在铁 水包内球化反应；
[0042] (8)扒渣：通过扒渣工具，通过两次在铁液表面撒除渣剂，两次扒渣，将铁液表面 浮渣扒除干净；
[0043] (9)浇注：铁液温度和成分检测合格后，调到浇注的砂箱，调整好高度后按规定速 度浇注，成型模具。
[0044] 实施例二
[0045] 一种铁基模具材料，其化学成分重量百分比为：C 3. 45%，Si 2. 01%，MnO. 38%， Cr 0.73%，Ti 0.18%，Te 0.07%，Mg 0.042%，Re 0·021%，Ρ 0.04%，S 0.013%，其余为 Fe和不可避免的杂质元素。
[0046] 采用实施例一铁基模具材料制备拉延序模具的方法，其包括步骤：
[0047] (1)炉料添加：用汽车冲压废钢边角料，打包成400mmX400mmX400mm规格的压块， 通过自动加配料系统，增碳剂分层添加，再将金属炉料添加到中频感应电炉内；
[0048] (2)加热熔化：加料初期用小功率预热，预热15分钟后，满负荷开始加热使炉料快 速融化；
[0049] (3)合金的添加：根据合金熔点的不同，先将高熔点的铬铁、钛铁等加入，后期加 入猛铁；
[0050] (4)温度检测：铁液熔化完毕，温度在1400°C _1430°C时，检测化学成分，成分合格 后再升温至1500°C出炉；
[0051] (5)光谱成分检验：用取样勺，取铁100g，倒入预制钢模，快速冷却后，形成白口组 织，白口组织由砂轮机打磨、抛光机抛光后，用光谱激发检测铁液的化学成分是否都包含上 述实施例的所有元素；
[0052] (6)出铁液：铁液成分和温度检测合格后，开启电炉倾倒按钮，将铁液从电路内倒 入铁水包；
[0053] (7)球化处理：铁水包内按"三明治"加入有球化剂，铁液直接冲入铁水包后在铁 水包内球化反应；
[0054] (8)扒渣：通过扒渣工具，通过两次在铁液表面撒除渣剂，两次扒渣，将铁液表面 浮渣扒除干净；
[0055] (9)浇注：铁液温度和成分检测合格后，调到浇注的砂箱，调整好高度后按规定速 度浇注，成型模具。
[0056] 下表是上述两个实施例的铁基模具材料机械性能。
[0057] 表1实施例1-2铁基模具材料机械性能
[0058]
【权利要求】
1. 一种铁基模具材料，其特征在于，其化学成分重量百分比为：c 3. 4-3.6%， Si 1.9-2. 1 %，Mn 0.3-0. 5 %，Cr 0.5-0.8 %，Ti 0.1-0. 2 %，Te 0.05-0.1 %，Mg 0? 03-0. 05%，Re 0? 01-0. 03%，P彡0? 05%，S彡0? 02%，其余为Fe和不可避免的杂质元 素。
2. 根据权利要求1所述的铁基模具材料，其特征在于，其化学成分重量百分比为： C 3. 43%, Si 1.95%, Mn 0. 4%,Cr 0. 78%,Ti 0. 19%,Te 0.08%, Mg 0.045%, Re 0. 013%，P 0.03%，S 0. 015%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
3. 根据权利要求1所述的铁基模具材料，其特征在于，其化学成分重量百分比为： C 3. 45%, Si 2. 01%,Mn 0. 38%,Cr 0. 73%,Ti 0. 18%,Te 0.07%, Mg 0.042%, Re 0. 021%，P 0.04%，S 0.013%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
4. 一种采用权利要求1至3任一所述的铁基模具材料制备模具的方法，其特征在于，包 括步骤： (1) 炉料添加：将汽车冲压废钢边角料和将金属炉料添加到中频感应电炉内； (2) 加热熔化：先预热15分钟，然后满负荷加热使炉料快速融化； (3) 合金的添加：根据合金熔点的不同，先将高熔点的铬铁、钛铁加入，然后加入锰铁； (4) 温度检测：铁液熔化完毕，温度在1400°C -1430°C时，检测化学成分，成分合格后再 升温至1500°C出炉； (5) 光谱成分检验：用取样勺取铁液倒入预制钢模，冷却后形成白口组织，将白口组织 通过砂轮机打磨、抛光机抛光后，用光谱激发检测成分； (6) 出铁液：将电炉内铁液倒入铁水包； (7) 球化处理：铁水包内加入有球化剂，铁液冲入铁水包后在铁水包内发生球化反应； (8) 扒渣：在铁液表面撒除渣剂，使用扒渣工具将铁液表面浮渣扒除干净； (9) 浇注：向砂箱内浇注铁液，成型模具。
【文档编号】C22C37/06GK104372236SQ201410596993
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】田万刚, 左从军 申请人:芜湖瑞鹄铸造有限公司