[发明专利]一种铁基模具材料及模具制备方法

说明书

技术领域

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

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):≥580mpa，延伸率(δ)：≥1％，硬度：190-240HB，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、钼铁及铜板价格均在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

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。

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 1.9-2.1％，Mn 0.3-0.5％，Cr 0.5-0.8％，Ti0.1-0.2％，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。

下面具体说明本发明技术方案的内容：

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；

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；

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；

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；

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；

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；

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；

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；

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；

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。

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：

(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；

(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；

(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，后期加入锰铁；

(4)温度检测：铁液熔化完毕，温度在1400℃-1430℃时，检测化学成分，成分合格后再升温至1500℃出炉；

(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；

(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；

(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；

(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；

(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。