[发明专利]高寿命抗龟裂变形的管模及其制造方法

说明书

本发明涉及一种通过优化管模材料成分、提高热处理性能、改进精加工工艺路线、优化加工参数等方法，达到提高模具使用寿命的高寿命抗龟裂变形的管模及其制造方法；具体生产流程为：电炉冶炼+真空精炼→加热→5000吨油压机镦粗、拔长、锻造成型→锻后正火+回火→校直→表面检验、下料、理化检测（低倍、非金属夹杂、超声波探伤）→粗加工→调质热处理→理化检测（晶粒度、金相检测、力学性能（两拉三两）、超声波探伤）、检验、下料→精加至成品尺寸→磁粉检测、尺寸检验→交货，通过改进管模材料的成分配比，提高管模的硬度和机械性能指标，通过改进锻造、热处理工艺，优化深孔精镗孔、精车管身的加工工艺和加工方法，以达到提高管模使用寿命的目的，最终达到延长管模使用寿命，提高管模性价比的目的。

技术领域

本发明属于工业用模具材料制造及机械加工技术领域，具体涉及一种通过优化管模材料成分、提高热处理性能、改进精加工工艺路线、优化加工参数等方法，达到提高模具使用寿命的高寿命抗龟裂变形的管模及其制造方法；可以延缓模具热疲劳产生的热裂纹，提高模具的使用寿命。

背景技术

传统管模材质是21CrMo10，此种材质管模工作原理是内壁离心浇铸高温铁水后急剧水冷，此种材质管模受到冷热交变应力的作用，极易产生热裂纹，而管模抗热裂性能是决定管模使用寿命的重要因素，这要求管模材料具有高温强度，良好的抗热疲劳性和较高的韧性，而现有技术中常用的高寿命抗龟裂变形的管模及其制造方法很难满足这种要求，很容易产生热裂纹，从而降低管模使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种通过在21CrMo10材料成分中按照重量百分比加入如下成份的原料：C、Si、Mn、Cr、Mo、V、Al，同时控制五害元素，提高管模热处理硬度、抗拉强度、屈服强度等指标，优化工艺参数和切削参数，选择合适刀具，使加工变形量达到最小，从而最大限度降低加工应力，进而改善管模提前龟裂和变形问题的高寿命抗龟裂变形的管模及其制造方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种高寿命抗龟裂变形的管模，所述管模以21CrMo10材料为主要成份，其特征在于：在21CrMo10材料中按照重量百分比控制如下成份：C、Si、Mn、Cr、Mo、V、Al；

其中，提高C含量至0.23%-0.4%，用于增加管模的硬度，进而提高强度，减少管模使用变形及延长管模使用寿命；提高Cr含量至2.4%-2.9%，用于增加钢的热强性，同时提高钢的终极使用寿命；提高Mn含量至0.7%-1%，用于提高该材料的韧性、强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，其余成份控制在Si 0.20～0.30%，Mn 0.60～0.90%，Mo 0.3～0.4%,V≤0.25%,Al≤0.02%；

钢水镇静时间≥10分钟，开始浇铸，浇铸过程中注意做好铸流保护，钢锭需热送时，要空冷到钢锭中部温度450～500℃后再送走。

一种高寿命抗龟裂变形的管模的制造方法，其特征在于，是按照如下步骤实现的：

步骤1）、首先以21CrMo10材料为主要成份制作管模，在21CrMo10材料成份中按照重量百分比加入C、Si、Mn、Cr、Mo、V、Al原料；其中提高C含量至0.23%-0.4%，能增加管模的硬度，进而提高强度，减少管模使用变形及延长管模使用寿命；提高Cr含量至2.4%-2.9%，能增加钢的热强性，同时提高钢的终极使用寿命；提高Mn含量至0.7%-1%，提高该材料的韧性，强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能；其余成分控制在Si0.20～0.30%，Mn0.60～0.90%，Mo0.3～0.4%,V≤0.25%,Al≤0.02%，钢水镇静时间≥10分钟，开始浇铸，浇铸过程中注意做好铸流保护，钢锭需热送时，要空冷到钢锭中部温度450～500℃后再送走，热送时关闭门窗，组织好钢坯热送，避免产生表面裂纹；