[发明专利]铸造冷镦模具的制造方法

说明书

一种铸造冷镦模具，化学成分为C 0.6‑1.0％,Si 0.8‑1.2％,Mn 0.7‑1.0％，P≤0.03％，S≤0.03％，Cr 4.5‑5.5％，Mo 1.0‑1.5％,V 0.7‑1.2％,Ni 1.0‑1.3％，Cu 0.5‑1.0％；用中频感应电炉熔炼，脱氧扒渣完毕后，将钢水浇入覆膜砂冷镦模具铸型中，获得铸造冷镦模具的零件毛坯；对毛坯进行强韧化处理后再进行表面硬化处理，经机械加工后的铸造冷镦模具进行表面气体渗氮处理。本发明的方法与锻造冷镦模具相比，模具使用寿命提高，制造工序简化、工作量减少，成本降低，材料利用率提高，模具用钢减少，省去大量的切削加工及锻造加热时原材料损耗。

技术领域

本发明属冷作模具、特别是铸造冷镦模具的制造方法领域。

背景技术

冷镦是高效生产紧固件的方法之一，因此，冷镦模在紧固件行业的用量很大。冷镦模在冷镦变形过程中要承受很大的单位压力，特别在变形程度大和材料强度较高时，所承受的单位压力更大，同时金属的流动又很激烈。因此要满足紧固件高生产率、自动化、大批量生产的特点，冷镦模必须要有相应的使用寿命，以发挥冷镦工艺的最高效能。但是，长期以来，冷镦模都是使用锻造模具钢(如Cr12、Cr12MoV等)制造，由于锻造模块钢锭结构疏松，强度韧性低，必须通过反复揉锻，才能使模块组织致密。但锻模毛坯在锻造过程中合金元素的烧损约为5％，而且容易引起模具的开裂、过烧等废品。此外，锻造而成的模具易形成带状组织，沿着纤维方向性能比较差，服役过程中非常容易开裂，而垂直纤维方向的性能比较好。锻造模块钢锭这种力学性能各向异性的缺陷，正常的热处理方法很难消除。有文献报道，通过真空热处理等高科技方法，可以改善锻造模块钢锭这种力学性能各向异性的弊病，进而提高锻造冷镦模具的使用寿命，但该方法投资大，工艺复杂，成本高，因此很难推广。

如上所述，当前冷镦模具在紧固件行业中普遍存在使用寿命短，制造工序复杂，制造周期长，制造成本高等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种以铸代锻工艺来制造冷镦模具、使用铸造冷镦模具钢替代锻造模具钢制造冷镦模具的方法，以大幅提高模具寿命，减少制造工作量，降低制造模具成本。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

1、铸造冷镦模具钢的化学成分

铸造冷镦模具钢的化学成分为：C 0.6-1.0％,Si 0.8-1.2％,Mn 0.7-1.0％，P≤0.03％，S≤0.03％，Cr 4.5-5.5％，Mo 1.0-1.5％,V 0.7-1.2％,Ni 1.0-1.3％，Cu 0.5-1.0％；

2、铸造冷镦模具的制造工艺

使用酸性炉衬的中频感应电炉熔炼金属，先加入低碳钢，待钢水熔化至75-85％时，先加入配方量的铬铁，再加入配方量的钼铁、钒铁、金属镍片、硅铁、锰铁，最后加入由稻草灰与干木炭组成的覆盖剂覆盖，升温至1650℃±5℃，待炉料全部熔化后，降温至1480-1500℃，加入配方量的电解铜，静置5分钟，脱氧除渣。出钢水前将占熔炼金属总重量0.15-0.25％的金属铈置于浇包底部，钢水注入浇包后充分搅拌，并在浇包中再次脱氧，脱氧完毕后扒渣干净，将钢水浇入覆膜砂冷镦模具铸型中，获得铸造冷镦模具的零件毛坯。

3、铸造冷镦模具的强韧化处理

①预备热处理

将冷镦模具毛坯加热到910-930℃，保温1.5-2小时，随炉冷却至520-530℃时出炉空冷。

②高温淬火+高温回火

将冷镦模具毛坯加热到1080-1120℃，保温2-2.5小时，随即水冷。

将经淬火后的冷镦模具毛坯重新加热到780±5℃，保温3.5小时，随后出炉空冷。

4、铸造冷镦模具的表面硬化处理