[发明专利]一种自润滑铝合金挤压模具型材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种自润滑铝合金挤压模具型材及其制备方法，按照质量百分数包括以下组分：3.2～3.6％C、3.0～3.6％Si、0.04～0.06％Mg，2.50～5.49％Cr、0.50～2.5％Mo、0.5～1.5％V、≤0.50％Mn、0.5～0.8％Ca、0.8～1.5％Ba、≤0.08％P、≤0.025％S，其余为Fe和不可避免的杂质。还公开了该型材的制备方法，通过合金化、孕育、球化以及热处理，以获得基体为热挤压模具钢，且具有大量弥散分布的中强碳化物，以使其获得高的高温强度和硬度、高耐磨性；同时在型材中还分布大量尺寸细小和均匀的球形石墨，以使型材具有低摩擦系数和对铝合金的粘着性低。

技术领域

本发明属于铝合金挤压成型材料制备技术领域，具体涉及一种自润滑铝合金挤压模具型材，还涉及该自润滑铝合金挤压模具型材的制备方法。

背景技术

铝合金的挤压一般要把铝合金加热到510℃，然后利用铝合金模具对其进行挤压获得所需形状的铝合金型材。为了保证在铝合金挤压过程中，合金的温度不下降，一般需要提前把铝合金挤压模具放在温度为550℃的加热炉中长时间加热保温，以保证铝合金型材挤压模具装上挤压机后，其温度不低于510℃，这样才能保证铝合金进入到挤压模具时的温度不下降，进而保证铝合金良好的挤压成型效果。而在型材的挤压过程中，因型材与模具间存在极大的摩擦力以及挤压过程中对模具产生的极大压应力，因此为保证铝合金挤压模具长寿命的服役，对铝合金挤压模具提出的性能要求是：在挤压工作温度510℃下保持硬度值不低于HRC45(即模具高温下的硬度要高)，以保证模具高温下具有优良的耐磨性和抗应力变形的能力；同时还要求模具与铝合金之间的摩擦系数要小。另外，因为在铝合金的挤压成型过程中，铝合金外表面与模具内腔壁在挤压力的作用下，会产生紧密接触，甚至咬合，因此要求模具与铝合金的互溶性要小，防止铝合金与模具之间相互擦伤、粘着和发生高温下的互扩散与反应等。

现有的铝合金挤压模具材料一般是沿用了钢的热挤压模具用材料，即常在Cr系、W系和钼系的热挤压模具钢中选择，尤其以Cr热作模具钢应用更为普遍。这一类模具材料因有大量Cr、Mo和V的碳化物弥散均匀分布，实现了钢中稳定的中强碳化物的弥散强化，因而具有优良的红硬性、高温下良好的耐磨性和抗变形能力。但是这一类模具材料因为Fe与Al在高温下易发生粘着、扩散和反应等，使得模具工作一段时间后，在模具的挤压工作面粘着一层Al，从而造成模具的过早失效。因此开发新的长寿命、高性能铝合金挤压模具材料对铝合金挤压生产具有重要意义。

石墨呈片状结构，因而是一种优良的自润滑材料。同时石墨与Al不润湿，即使在高温下，与Al发生反应的速度也很慢，故石墨经常用作铝合金熔炼的坩埚材料。但是石墨本身的强度太低，不能用于制造铝合金挤压模具。现有一些包含石墨的材料，如通过粉末冶金方法制得的Cu-C复合材料、灰口铸铁等，或因材料石墨粗大和分布不均匀而造成润滑性能不良，或因基体高温硬度与强度不足而无法满足铝合金挤压模具的性能要求，因而无法用于制造铝合金挤压模具。

基于上述分析，若是能开发出一种材料能保留石墨优良的润滑性能和与铝合金粘着性低，同时具有热挤压模具钢的高红硬性、高耐磨性，则用该材料制造的铝合金热挤压模具将具有高红硬性、高耐磨性、挤压铝合金时摩擦系数小、磨损量低、对铝合金粘着性低等特点，因此应用该材料制造的铝合金挤压模具将会具有使用性能优良、服役寿命长的特点，从而大大降低铝合金挤压的生产成本和提高铝合金挤压的生产效率，这对铝合金的挤压成型将具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种自润滑铝合金挤压模具型材，解决了现有铝合金模具型材表面质量差、摩擦系数大的问题。

本发明的另一目的是提供上述自润滑铝合金挤压模具型材的制备方法。