專利名稱：冷作模具鋼材料及合金變質劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及冷作模具鋼，更具體地說，涉及一種冷作模具鋼材料及合金變質劑。
背景技術：
現有的冷作模具鋼材料無法應用于鑄造，或者鑄造得到的鑄件的性能存在缺陷，因此傳統的冷作模具鋼的原材料的改鍛多采用變向鍛造法，主要鍛造過程是:鐓粗-拔長-鐓粗，其存在的缺點是:鍛造工藝過程復雜，成本高，加工的效率低，而且鍛造模塊為簡單方形或圓柱體，與冷作模具模塊得實際形狀相差較大，需要再進行機加工。在鍛造后的機加工過程中,機加工量大,會造成大量材料和能源的浪費。發明內容
本發明要解決的技術問題在于，提供一種可適用于鑄造的冷作模具鋼材料及合金變質劑。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:提供一種冷作模具鋼材料，除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計:C 1.55 1.75%，Cr 11.50 12.50%，V 0.20 0.30%，Mo 0.45 0.55%, Si ( 0.25%, Mn ( 0.20%, S^0.030%, P^0.030%, Ni ( 0.15%, Cu(0.2%。
在本發明所述的冷作模具鋼材料中，材料中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計:C 1.72%, Cr 12.03%, V 0.25%, Mo 0.50%, Si ( 0.25%, Mn ( 0.20%, S 彡 0.030%, P(0.030%, Ni ( 0.15%, Cu ( 0.2%。
本發明還提供了一種適用于上述的冷作模具鋼材料的合金變質劑，變質劑中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計:RE 14.0 20.5%, Mg 3.0 4.5%, Si 25 30%，Mn3.0 4.0%, Ca 3.0 5.0%, Ti 1.5 2.5%。
在本發明所述的合金變質劑中，變質劑中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計:RE 18.2%, Mg 4.1%，Si 26.5%, Mn 3.0%, Ca 3.5%, Ti 2.1%。
實施本發明的冷作模具模塊鑄造方法，具有以下有益效果:
1、本發明的冷作模具鋼材料在鑄造后仍具有良好的性能，具有較高的硬度和沖擊韌性，能滿足冷作模具模塊的使用需求。通過鑄造工藝來制作冷作模具模塊，模具的機加工量大大減少，在保證冷作模具性能的同時，節約能源并且減少材料的浪費，生產周期也大大縮短。
2、本發明的合金變質劑可以加入到冷作模具鋼材料中，合金變質劑對線收縮率影響不大，變質劑可以使鑄件獲得比較好的金相組織，細化晶粒并且提高硬度值和沖擊韌性，改善鋼液的流動性和凝固 性能，改善鑄件的成分偏析和鋼液的充型性能，使鑄件內合金元素分布更均勻，降低鑄件的表面粗糙度。
下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中:
圖1是冷作模具模塊的結構示意圖2是冒口的結構示意圖3是冒口的主視圖4是冒口的俯視圖。
具體實施方式
為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本發明的具體實施方式
。
本發明冷作模具鋼材料中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計:C 1.55 1.75%, Cr 11.50 12.50%，V 0.20 0.30%，Mo 0.45 0.55%，Si ≤ 0.25%, Mn ≤ 0.20%, S≤0.030%,P≤0.030%,Ni≤0.15%, Cu≤0.2%。在本發明的一個優選實施例中，C 1.72%,Cr 12.03%, V 0.25%, Mo 0.50%, Si ≤ 0.25%, Mn ≤ 0.20%, S^0.030%, P≤0.030%, Ni≤0.15%, Cu≤ 0.2%。
本發明還提供了一種用于添加到前述的冷作模具鋼材料中的合金變質劑，用于改善材料的性能。合金變質劑中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計:RE 14.0 20.5%，Mg 3.0 4.5%, Si 25 30%，Mn 3.0 4.0%, Ca 3.0 5.0%, Ti 1.5 2.5%。加入的變質劑的質量為冷作模具鋼材料的質量的0.15 0.45%。在本發明的一個優選實施例中，RE18.2%, Mg 4.1%，Si 26.5%, Mn 3.0%, Ca 3.5%, Ti 2.1%，變質劑的加入量為 0.4%。
本發明的冷作模具鋼材料應用·于冷作模具模塊鑄造時包括以下步驟:
SI，熔煉前述的冷作模具鋼材料。選用中頻感應熔煉爐熔化鋼水，用鎂砂作為爐襯材料，在爐膛中央放置一個圓柱模塊，爐襯打好后將感應線圈的功率先加到10KW，烘烤爐襯，保溫6h，直到中間的圓柱形模塊周圍的鎂砂完全燒結，呈黑色變脆為止。取出中間的圓柱形模塊，放入準備好待熔煉的試塊，將加熱線圈功率選擇到30KW，保持一小時試塊可完全熔化。
S2，向原鋼水中加入前述的合金變質劑。用紅外線測溫儀測量鋼水的溫度，當達到1550°C時，插鋁出鋼，采用喂絲工藝稀土合金進行變質處理。喂絲工藝中采用的絲的內芯為合金變質劑，內芯的外側依次包覆低碳鋼管和鋁管。低碳鋼管的壁厚為0.2 2.5mm,出鋼溫度越高或量越大，管壁越厚；鋁管的壁厚為0.5 3.0_，壁厚按照每噸鋼水鋁管重0.3 0.6Kg制作。脫氧、鋼水凈化、雜質改性、微合金化處理等工藝可通過喂絲工藝一步完成。
S3，按照冷作模具模塊的尺寸制造消失模泡沫塊，并將泡沫塊將試塊埋入砂箱。冷作模具模塊的形狀如圖1所示，將鋯英粉涂料溶于水后均勻涂在泡沫型表面，在烘箱中加熱到60°C保溫I小時烘干涂料中的水份，再涂一層涂料烘干，反復三次直到泡沫表面完全結上一層致密的鋯英粉保護層。
澆注模塊是按照鑄件工作面垂直向下放置的，澆冒口設置在鑄型的最上方，盡量靠近模塊的三角加強筋部位，經過綜合比較，澆冒口位置的區別對鑄型內缺陷的分布有一定影響。澆冒口設置在固定面根部形成縮松縮孔的分布和面積最小、數量最少，故冒口的最佳位置為固定面根部。增大澆冒口的尺寸，對鑄件內減少最后凝固液相線區沒有幫助 ’澆冒口的尺寸過小，會使鑄件產生過多縮孔，對鑄件內縮松影響不大；增加澆冒口的高度只能增大澆冒口內的縮孔。本實施例中澆冒口尺寸LXBXH為110X85X80mm，如圖2-圖4所示。
S4，澆注加入變質劑的鋼水；本發明冷作模具鋼材料的液相線溫度為1482°C，若澆注溫度低于材料液相凝固溫度，會影響鑄件的充型凝固過程，選取澆注溫度為1500°C來觀察縮孔和縮松的情況。經過綜合比較，隨著澆注溫度的升高，鑄件的充型時間和鑄件內縮松的體積變化不大，而縮孔變多，鑄件的凝固時間也延長，繼續提高澆注溫度會造成能源的浪費，因此最佳的鑄件澆注溫度為1500°C。
S5，取出冷作模具模塊鑄件，并進行熱處理。鑄件在型號為SG2-5-12，額定功率5KW，額定溫度為1200°C的井式熱處理爐中進行等溫退火工藝:在井式熱處理爐中加熱到870°C，通過型號為KSW-6D-16的溫度控制儀用熱電偶測量溫度，保溫3h ;緩冷到740V’保溫3h ;隨爐緩冷到500°C后出爐，冷卻速度小于30°C /h。再進行中溫淬火工藝:加熱到840°C，保溫30min，繼續升溫到1040°C，保溫20min，取出油淬。最后進行低溫回火工藝:在井式熱處理爐中加熱到200°C，保溫2h后空冷。
通過上述步驟制得的冷作模具模塊的硬度為62HRC，抗壓強度為5100Mpa，抗彎強度為4000Mpa，可以滿足冷作模具的使用需求。
上面結合附圖對本發明的實施例進行了描述，但是本發明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發明 的保護之內。
權利要求
1.一種冷作模具鋼材料，其特征在于，材料中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計:C 1.55 1.75%，Cr 11.50 12.50%，V 0.20 0.30%，Mo 0.45 0.55%，Si ^ 0.25%,Mn ( 0.20%, S^0.030%, P^0.030%, Ni ( 0.15%, Cu ( 0.2%。
2.根據權利要求1所述的冷作模具鋼材料，其特征在于，材料中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計:C 1.72%, Cr 12.03%, V 0.25%, Mo 0.50%, Si ( 0.25%, Mn ( 0.20%,S ≤ 0.030%, P ≤ 0.030%, Ni ( 0.15%, Cu ( 0.2%。
3.一種適用于權利要求1或2所述的冷作模具鋼材料的合金變質劑，其特征在于，變質劑中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計:RE 14.0 20.5%，Mg 3.0 4.5%，Si 25 30%, Mn 3.0 4.0%, Ca 3.0 5.0%, Ti 1.5 2.5%。
4.根據權利要求3所述的合金變質劑，其特征在于，變質劑中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計:RE 18.2%, Mg 4.1%，Si 26.5%, Mn 3.0%, Ca 3.5%, Ti 2.1%。
全文摘要
本發明涉及一種冷作模具鋼材料及合金變質劑，其冷作模具鋼材料除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計C 1.55～1.75%，Cr 11.50～12.50%，V 0.20～0.30%，Mo 0.45～0.55%，Si ≤0.25%，Mn ≤0.20%，S ≤0.030%，P ≤0.030%，Ni ≤0.15%，Cu ≤0.2%；其合金變質劑除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計RE 14.0～20.5%，Mg 3.0～4.5%，Si 25～30%，Mn 3.0～4.0%，Ca 3.0～5.0%，Ti 1.5～2.5%。與現有技術相比，本發明冷作模具鋼材料可應用于鑄造，加入合金變質劑可以提高冷作模具鋼材料的性能。通過鑄造工藝來制作冷作模具模塊，節約能源并且減少材料的浪費，生產周期也大大縮短。
文檔編號C22C38/24GK103147008SQ201310079850
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月13日 優先權日2013年3月13日
發明者華林, 朱春東, 余小華, 李建華, 林平 申請人:武漢理工大學