[发明专利]一种高淬透性合金灰铁模具材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金灰铁材料制造工艺领域，涉及一种汽车大型覆盖件用的高淬透性灰铁模具材料及其制备方法，尤其涉及到一种高淬透性合金灰铁模具材料及其制备方法。

背景技术

制造大型汽车覆盖件模具所使用的模具材料通常是采用合金灰铁材料，制作汽车车身覆盖件的模具材料需要良好的性能，最重要的是强度指标和淬透性指标，因为汽车覆盖件模具在服役的过程中可能发生断裂、变形、磨损、粘合、啃伤、软化等失效形式，因此模具材料应具备高强度和高淬透性性能指标才能具有抗变形、抗磨损、抗断袭、耐疲劳和抗软化及抗粘合的能力。

当前，制造大型汽车覆盖件材料使用的是合金灰铁GM241材料，其化学成分组成(wt％)如下：C 2.8～3.2％，Si 1.6～2.0％，Mn 0.7～0.9％，P＜0.08％，S＜0.03％，Cr 0.2～0.3％，Cu 0.5～0.7％，Mo 0.4～0.5％，余量为Fe。

由于GM241覆盖件模具材料没有微合金化元素的作用，并且Cu元素、Mo元素和Cr元素含量较低，合金元素之间的符合强化作用不明显，没有较强的促进石墨化减少白口倾向作用。这种GM241材料通过浇注出的单铸试棒并采用合金灰铸铁使用的移动式感应加热设备进行表面中频感应淬火处理，输出功率为20～28KW，淬火温度控制在850～950℃，淬火方式为空冷后的GM241单铸试棒的抗拉强度只有350MPa左右，而相同条件下的GM241表面淬硬层只有2.2mm，表面硬度只有50HRC。因此，这种汽车覆盖件模具材料在服役的过程中容易产生断裂、变形、磨损、粘合、啃伤、软化等失效。

因此，多年来，广大冶金材料学科研技术人员在冶金材料领域里，特别是在石墨灰铁材料领域中一直在寻找一种高淬透性石磨合金灰铁材料来替代目前的GM241材料，开发高端的大型汽车覆盖件材料来满足日益增长的高质量的汽车覆盖件模具制造需要

对相关技术的中外专利检索内容分析，通过输入相关本发明内容的关键词在对中外专利及相关覆盖件的技术文献进行检索发现，涉及到和本专利相关联的刀片钢及其冶金制造技术的专利：

1)中国专利，专利公开号CN1693525，专利名称“汽车覆盖件模具用合金灰铁材料及其制备方法”，其化学成份重量百分比含量为：C 2.8～3.2％，Si 1.8～2.2％，Mn 0.6～0.9％，P＜0.08％，S＜0.03％，Cr 0.1～0.5％，Cu 0.2～1.0％，Mo 0.1～0.5％，Ni 0.3～0.5％，其余Fe余量。

2)日本专利，专利公开号JP10071459A，专利名称“ALUMINUM INSERTINGMEMBER EXCELLENT IN DAMPING CAPACITY AND MANUFACTURE THEREOF”，介绍的一种相关覆盖件的材料的化学成份含量如下所示：化学成份重量百分比含量为C 2.5-4.0％，Si 2.0-3.5％，Mn 0.1-0.8％，Cu 0.1-2.0％，Ni0.1-2.0％，Mo 0.05-0.5％其余为铁Fe。

中国专利CN1693525的化学成份组成并且没有加入任何的微合金化元素、因此这种合金灰铁材料缺乏较强的促进石墨化减少白口倾向作用，只能作为一般的汽车覆盖件合金灰铁模具材料使用。

日本专利所涉及到的相关化学成份的模具材料的化学成份中含有较高的硅含量和较低的钼含量，这种模具材料强化机理主要是通过硅元素在基体中的强化作用和其它合金元素的相互强化作用，另一方面，该模具材料没有加入微合金化元素，因此，元素的符合强化作用不明显，促进石墨化减少白口倾向作用不强。

发明内容

本发明的目的是提供一种高淬透性合金灰铁模具材料及其制备方法，全面提升合金灰铁模具材料的强度和淬透性。

本发明的目的是这样实现的：一种高淬透性合金灰铁模具材料，包含以下化学成分，其重量百分配比为：

C 2.8～3.3％，Si 1.7～2.0％，Mn 0.6～0.9％，P≤0.08％，S≤0.03％，

Cr 0.35～0.50％，Cu 1.10～1.20％，Mo 0.6～0.9％，Ni 0.2～0.6％，

V 0.1～0.3％，余量为Fe。

以下是本发明主要元素的作用及其限定说明：

C2.8～3.3wt％

C是石墨相生成的基础，而石墨相对金属基体有割裂削弱作用。随着C含量的增加，石墨片变得粗大，数量增多，材料的抗拉强度降低。因此选择C的含量为2.8～3.3wt％。

Si 1.7～2.0wt％