[发明专利]高强度珠光体球墨铸铁压延成型模具材料的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度珠光体球墨铸铁压延成型模具材料的制造方法。

背景技术

在机械制造过程中，广泛存在常温状态下将板金压延成型的作业。如汽车外壳、家电外壳、大口径钢管。决定该作业品质、效率和成本的三大基本要素是工艺、设备和模具。该类模具国内目前通常用两类材料制作：较厚工件采用合金工具钢锻件，较薄工件采用铬钼合金灰口铸铁。然而，合金工具钢锻件制造困难、造价昂贵，铬钼合金灰口铸铁抗拉强度、屈服极限和延伸率很低，只能用于强度要求很低的薄壁件成型。

球墨铸铁作为一种同时具备钢材和铸铁优良性能的材料得到广泛发展和应用，其中组织结构为贝氏体和回火马氏体的高强度球墨铸铁QT900-2，其机械性能已超过普通铸钢，达到了合金钢锻件的指标；并且具有良好的工艺性能，确保制造成本大大低于合金钢锻件，因而具有极大的发展空间和市场潜力；然而高强度的贝氏体和回火马氏体球墨铸铁延展性很难保证，因而在实际生产中应用不多。以珠光体为主的球墨铸铁虽然塑性较好，但是其屈服强度σ_0.2≤480 MPa远低于贝氏体和回火马氏体球墨铸铁σ_0.2≥600 MPa，抗拉强度σ_0.2≤800 MPa。目前，国内尚缺少一种既具有高强度σ_b≥900 MPa又具有良好塑性的珠光体球墨铸铁，替代合金工具钢锻件制备常温状态下的金属压延成型模具。

发明内容

针对上述情况，本发明提供一种既具有很高屈服强度，又具有良好塑性，能制造性能良好的冷压模具的高强度珠光体球墨铸铁材料的制造方法。

为实现上述目的，一种高强度珠光体球墨铸铁压延成型模具材料的制造方法，其高强度珠光体球墨铸铁材料的化学成分重量百分比为：C：3.69 %～4.04%，Cu：0.32 %～0.65%，Si：1.16%～1.96%，Mo：0.148 %～0.171%，Mn：0.44 %～0.54%，RE：0.0061 %～0.038%，Pb：0.031 %～0.035%，Mg：0.027 %～0.074%，S：0.019 %～0.025%，其余为铁和不可测量的微量元素。

该高强度珠光体球墨铸铁压延成型模具材料的制造工艺流程步骤为：

A、配料：根据模具种类及使用要求，预设重量为3%～4%的烧损量后，以废合金钢为原料，确定选用材料的具体百分含量值进行配料，配料的重量百分比为：Q10新生铁 65 %，回炉铁 25 %，废钢 10 %，75硅铁 2.5 %，65锰铁0.6 %，含钼55 %的钼铁 0.65 %，含铜量为99 %铜料0.8 %，球化剂 1.7 %，孕育剂 0.02%。

B、熔炼：将配料置于炉中加温到1500℃～1600℃，铜料和部分硅铁置于铁水包的底部以出炉铁水熔化。

C、球化及孕育：采用冲入法加入与铁水的重量比为1.3%～1.8%的稀土镁合金，铁水倒入钢包内的落点应在包内无稀土镁合金的一侧，使球化剂和孕育剂在球化过程中化学反应速度均匀。

D、检测及出铁水：按珠光体球墨铸铁的化学成分进行炉前快速检测，合格后出铁水，出铁水时用小颗粒硅铁进行槽口孕育。

E、浇铸和保温：铁水浇铸温度为1450℃～1480℃，将铁水快速浇入制作好的模型内，浇铸完毕后覆盖冒口，以减缓铸件冷却速度。

F、退火处理：对浇铸好的铸件升温850℃～860℃，保温3～6小时后随炉冷却，出炉时间不低于24小时。

G、正火与回火：工件粗加工后，在电炉内升温4小时以上至915℃～925℃，视工件大小保温2～4小时，出炉后迅速用大排量风扇冷却，待其颜色完全变黑后随室温冷却，经淬火、回火处理，珠光体球墨铸铁材料的金相组织结果为：球化等级为2～3级，石墨大小为6～7级，珠光体呈细片状，珠光体数量为90%～95%，渗碳体≤1%，磷共晶≤1%，力学性能结果为：屈服极限σ_0.2为655～680MPa，抗拉强度σ_b为965～1050MPa，断后伸长率δ为3%～5%，整体硬度为HB264 ～272，工作面淬火后硬度为HRC56～59。