高強韌性低合金冷衝壓模具鋼和熱化學處理工藝的製作方法

2023-06-10 08:29:56

專利名稱：高強韌性低合金冷衝壓模具鋼和熱化學處理工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及模具鋼和熱化學處理工藝技術，尤其是高強度汽車車身結構 件衝壓成形用的高強韌性，高性價比，製造成本低的低合金冷衝壓模具用鋼 和熱化學處理工藝技術。 二 背景技術：
汽車工業的發展，汽車產量的增多，保有量的增加，僅2008年中國汽 車產量接近950萬輛，汽車保有量已達6000萬輛，帶來了油耗、安全、環 保三大問題，而汽車輕量化是解決油耗和環保的重要途徑，乘用車每減重 10%，可節油6 8%，排放減少3 4%。但輕量化不能影響到汽車安全，因此 必須採用高強度材料，採用高強度鋼。高強度鋼的應用，導致模具磨損嚴重， 壽命下降，同時模具表面狀態還會影響衝壓件表面質量下降。而模具費用一 般佔衝壓件的成本為5 18%。如何提高模具質量，提高模具壽命和耐磨性， 是應用高強度鋼的重要技術之一 。
高強度汽車衝壓件模具通常採用SKD11或者Crl2MoV材料製造。目前大 部分這類模具的使用壽命都低於10萬件，而且每次修復的使用壽命僅為5 萬件左右。採用Crl2MoV，合金量高，鍛造熱加工和冷加工性能差，使用中 易出現剝落、堆焊，修復困難，且鋼材價格高。因此，迫切需要一種高強韌 性、良好加工性能的、高性價比的冷衝模具鋼，滿足汽車工業的發展對高強 度汽車衝壓件的發展需求。
發明內容
本發明的目的是採用一種高強韌性低合金冷衝壓模具鋼，其合金成分簡 單，合金含量低，Nb， V複合微合金化，在熱化學處理以後，具有細晶粒的 特點，熱加工和冷加工性能好，修複方便，成本低。
本發明的目的所採用的技術方案是其高強韌性的低合金冷衝壓模具鋼 的化學成分重量百分比為C0.6 0. 7， CrO. 8 1. 1， Mnl.00 1.30， Si0.4 0.8， Mo 0. 3 0. 5， V 0. 12 0. 22， Nb 0. 03 0. 05， S《0.025， P《 0.025，其餘為Fe。按常規工具鋼冶金工藝規程進行冶煉，冶煉澆鑄製得的 鋼錠，進行鍛造或軋制，加熱1180士2(TC，始鍛或開軋溫度〉110(TC，終鍛 或終軋溫度為》90(TC，鍛或軋後緩冷，形成坯件。
本發明，將坯料經常規機械加工成模具，將加工好的模具在鹽浴爐中進 行表面強化的液體滲入碳化釩處理(TD-VC處理)，溫度為900 940°C，保 溫時間>1.5小時，塗層厚為3(T50um，然後直接油淬火，油溫度〈8(TC， 再於200 350'C非平衡磁控濺射的複合塗層處理，塗層為TiCr (C、 N),塗 層處理時間為2 4小時。
本發明，將坯料經常規機械加工成模具，將加工好的模具在淬火爐中進 行加熱，保溫時間〉1.5小時，然後油淬火，油溫〈8(TC，檢測硬度HRC》 62，然後在氮化爐中進行脈衝離子氮化，溫度400 49(TC，時間5 8小時， 氮化厚度200 400um，再進行表面非平衡磁控濺射的複合塗層處理，塗層為 TiCr (C、 N)，溫度200 350。C，塗層厚度為20 40um;修磨後，即可投入 使用。
本發明的鋼材價格僅為Crl2MoV (或SKDll)的價格的1/2，使模具製造 成本大幅度降低，由於其加工性能好，而加工費用低，模具的可焊性好，易 修復，模具的強韌性好，不易剝落，平均使用壽命可提高到Crl2MoV的1倍 以上。
四、具體實施方法 下面結合一個實例進一步說明本發明。
按一般工具鋼冶金工藝規程進行冶煉，經冶煉澆鑄後的鋼錠再用電液錘 進行鍛制，製成模具鋼坯件，鍛造時加熱1180±20°C，始鍛溫度〉1100 °C，終鍛溫度為》90(TC，鍛後緩冷。其模具鋼坯件化學成分重量百分比為 CO. 66， Cr0.85， Mn 1.16， Si 0. 65， Mo 0. 4， V 0. 16， Nb 0. 04， S 0. 005， P 0.012,其餘為Fe。從坯料上取樣，按下列工藝進行熱處理92(TC油淬， 20(TC回火。其材料的力學性能為o 0.2 1900MPa, o b 2200MPa, S 5 5. 0%， W 25%。將上述模具鋼坯件經常規機械加工成模具，該鋼種為低合金模具鋼， 因此其加工前不需退火處理。加工好的模具有兩種熱化學處理工藝
第一種熱化學處理工藝為，將加工好的模具在鹽浴爐中進行表面強化的
液體滲入碳化釩處理(TD-VC處理)，溫度為93CTC，保溫時間1.5小時，塗 層厚為40um，然後去直接淬火(20#機械油中)，油溫度〈8(TC，再於30CTC 進行非平衡磁控濺射的複合塗層處理，塗層為TiCr (C、 N)，模具的心部硬 度為HRC57，表層硬度為HV3200。這類模具用於衝壓DP600或者DP780高 強度雙相鋼板的門B柱，模具一次修模的使用壽命>10萬件。高於Crl2MoV 的平均使用壽命5萬件。
另一種熱化學處理工藝為，將加工好的模具在淬火爐中進行加熱，對門 B柱的鑲塊模具，其加熱保溫時間為1.5小時，然後淬入80'C機械油中；檢 測硬度HRC65,然後在氮化爐中進行脈衝離子氮化，溫度48(TC，時間5小 時，氮化厚度200um，再於30(TC進行非平衡磁控濺射的複合塗層處理，塗 層為TiCr (C、 N)，，用人工進行修磨即成。模具的心部硬度為HRC47，表層 硬度為H V3000，用於衝壓抗拉強度為600MPa的雙相鋼DP600門B柱，模 具使用壽命近10萬次，高於Crl2MoV的平均使用壽命。
權利要求
1、一種高強韌性低合金冷衝壓模具鋼，其特徵在於模具鋼化學成分重量百分比為C 0.6～0.7，Cr 0.8～1.1，Mn 1.00～1.30，Si 0.4～0.8，Mo 0.3～0.5，V 0.12～0.22，Nb 0.03～0.05，S≤0.025，P≤0.025，其餘為Fe。
2、 根據權利要求1所述的一種高強韌性低合金冷衝壓模具鋼，其特徵 在於按常規工具鋼冶金工藝規程進行冶煉，冶煉澆鑄製得的鋼錠，進行鍛 造或軋制，加熱1180士20。C，始鍛或開軋溫度〉110(TC，終鍛或終軋溫度為 》900°C，鍛或軋後緩冷，形成坯件。
3、 根據權利要求l、 2所述的一種高強韌性低合金冷衝壓模具鋼的熱化 學處理工藝，其特徵在於將坯料經常規機械加工成模具，將加工好的模具 在鹽浴爐中進行表面強化的液體滲入碳化釩處理(TD-VC處理)，溫度為900 940°C，保溫時間>1.5小時，塗層厚為30 50um，然後直接油淬火，油溫度 <80°C，再於200 35(TC非平衡磁控濺射的複合塗層處理，塗層為TiCr (C、 N)，塗層處理時間為2 4小時。
4、 根據權利要求l、 2所述的一種高強韌性低合金冷衝壓模具鋼的熱化 學處理工藝，其特徵在於將坯料經常規機械加工成模具，將加工好的模具 在淬火爐中進行加熱，保溫時間〉1.5小時，然後油淬火，油溫〈80'C，檢 測硬度HR062，然後在氮化爐中進行脈衝離子氮化，溫度400 49CTC，時 間5 8小時，氮化厚度200 400um，再進行表面非平衡磁控濺射的複合塗 層處理，塗層為TiCr (C、 N)，溫度200 350。C，塗層厚度為20 40um;修 磨後，即可投入使用。
全文摘要
高強韌性低合金冷衝壓模具鋼和熱化學處理工藝涉及模具鋼和熱化學處理工藝技術。其化學成分重量百分比為C 0.6～0.7，Cr 0.8～1.1，Mn1.00～1.30，Si 0.4～0.8，Mo 0.3～0.5，V 0.12～0.22，Nb 0.03～0.05，S≤0.025，P≤0.025，其餘為Fe。將加工好的模具在鹽浴爐中進行TD-VC處理，塗層厚為30~50um，然後直接油淬火，再於200～350℃進行塗層處理，時間為2～4小時；將加工好的模具在淬火爐中進行加熱，檢測硬度HRC≥62，然後在氮化爐中進行脈衝離子氮化，氮化厚度200～400um，再進行表面複合塗層處理，塗層厚度為20～40um，修磨後，即成。模具成本低，加工性能好，可焊性好，易修復，強韌性好，不易剝落，使用壽命提高1倍以上。
文檔編號C23C8/38GK101591754SQ20091010422
公開日2009年12月2日 申請日期2009年7月1日 優先權日2009年7月1日
發明者田慶亮, 蘆南法, 馬豫昊, 馬鳴圖 申請人:忠縣一勝特工模材料有限公司