一种适用于高温铝合金压铸的热作模具钢的制作方法

本发明属于制造业加工领域，具体为一种适用于高温铝合金压铸的热作模具钢，主要用于制造铝合金压铸模具。

背景技术：

1、模具是现代制造技术中的重要装备，现代化工业和先进制造技术对模具提出了更高的要求：高精度、高效率、低成本、低能耗。模具的质量不仅关系到产品的质量和性能，还直接影响到模具相关企业的生产效率和制造成本。随着一体化压铸占比增加，铝合金压铸浇铸温度升高，对模具性能提出了更高的要求。模具的寿命问题与模具钢材料直接相关，因此研究模具的失效机理具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于高温铝合金压铸的热作模具钢，在传统4cr5mosiv1钢的基础上进行成分调整，解决目前压铸模具在700℃以上高温压铸寿命较短的问题。

2、本发明采用的技术方案：

3、一种适用于高温铝合金压铸的热作模具钢，钢的成分及元素质量百分数为：

4、c:0.22～0.35，cr:1.5～3.1，mn:0.5～1.0，w:0.8～2.0，mo:1.5～2.8，si:0.2～0.6，v:0.7～1.5，co:0.5～4.0，fe:余量。

5、所述的适用于高温铝合金压铸的热作模具钢，优选的，c:0.28～0.32，cr:1.8～2.5，mn:0.3～0.6，w:0.8～2.0，mo:2.3～2.6，si:0.24～0.35，v:0.8～1.5，co:1.5～4.0，fe:余量。

6、所述的适用于高温铝合金压铸的热作模具钢，通过电炉冶炼成分符合要求的铸锭，保证铸锭致密且成分均匀；为了保证致密性和组织均匀性，铸锭在使用前进行锻造，通过控制锻造工艺，以保证锻造过程中不发生开裂，锻造后进行热处理。

7、所述的适用于高温铝合金压铸的热作模具钢，锻造后在1020～1080℃进行热处理，并风冷至300℃以下；随后在860℃±10℃进行球化热处理，炉冷至室温；再在1020～1060℃进行热处理，并油冷至300℃以下；最后在580～650℃进行两次不同温度回火热处理。

8、所述的适用于高温铝合金压铸的热作模具钢，热处理时间根据模具尺寸进行选择，具体原则如下：

9、(1)锻造后在1020～1080℃进行热处理时，按最大壁厚计算，每100mm保温2～3h；

10、(2)在860℃±10℃进行球化热处理时，按最大壁厚计算，每100mm保温4～6h；

11、(3)在1020～1060℃进行热处理时，按最大壁厚计算，每100mm保温2～3h；

12、(4)在580～650℃进行回火热处理时，按最大壁厚计算，每100mm保温2～3h。

13、所述的适用于高温铝合金压铸的热作模具钢，回火热处理后，在600～650℃进行时效处理。

14、本发明的设计思想如下：

15、本发明通过降低c元素和cr元素含量，减少析出易粗化的cr碳化物，通过提高mo和w元素含量，使材料中析出尺寸稳定的mo和w碳化物，保证材料在服役过程中碳化物尺寸稳定性，减少因碳化物粗化而引起的疲劳裂纹；添加co元素提高材料固溶强化能力，保证材料长期高温服役过程中的热稳定性，进而获得抗回火能力较强的热作模具钢。另外，为了保证致密性和组织均匀性，钢锭在使用前进行高温扩散和多向锻造，锻造后进行分阶段热处理和两次不同温度的回火热处理。

16、本发明的优点及有益效果为：

17、本发明提高了模具钢的长期服役抗高温回火能力，在传统4cr5mosiv1钢的基础上进行成分调整。通过降低c元素和cr元素含量，减少析出易粗化的cr碳化物，通过提高mo和w元素含量，使材料中析出尺寸稳定的mo和w碳化物，保证材料在服役过程中碳化物尺寸稳定性，进而减少长期服役过程中冷热疲劳引起的龟裂，提高压铸模具寿命。

技术特征：

1.一种适用于高温铝合金压铸的热作模具钢，其特征在于，钢的成分及元素质量百分数为：

2.根据权利要求1所述的适用于高温铝合金压铸的热作模具钢，其特征在于，优选的，c:0.28～0.32，cr:1.8～2.5，mn:0.3～0.6，w:0.8～2.0，mo:2.3～2.6，si:0.24～0.35，v:0.8～1.5，co:1.5～4.0，fe:余量。

3.根据权利要求1或2所述的适用于高温铝合金压铸的热作模具钢，其特征在于，通过电炉冶炼成分符合要求的铸锭，保证铸锭致密且成分均匀；为了保证致密性和组织均匀性，铸锭在使用前进行锻造，通过控制锻造工艺，以保证锻造过程中不发生开裂，锻造后进行热处理。

4.根据权利要求3述的适用于高温铝合金压铸的热作模具钢，其特征在于，锻造后在1020～1080℃进行热处理，并风冷至300℃以下；随后在860℃±10℃进行球化热处理，炉冷至室温；再在1020～1060℃进行热处理，并油冷至300℃以下；最后在580～650℃进行两次不同温度回火热处理。

5.根据权利要求4述的适用于高温铝合金压铸的热作模具钢，其特征在于，热处理时间根据模具尺寸进行选择，具体原则如下：

6.根据权利要求4或5述的适用于高温铝合金压铸的热作模具钢，其特征在于，回火热处理后，在600～650℃进行时效处理。

技术总结
本发明属于制造业加工领域，具体为一种适用于高温铝合金压铸的热作模具钢，主要用于制造铝合金压铸模具。钢的成分及元素质量百分数为：C:0.22～0.35，Cr:1.5～3.0，Mn:0.5～1.0，W:0.8～2.0，Mo:1.5～2.8，Si:0.2～0.6，V:0.7～1.5，Co:0.5～4.0，Fe:余量。为了保证致密性和组织均匀性，铸锭在使用前进行锻造，锻造后进行热处理。本发明通过降低C元素和Cr元素含量，减少析出易粗化的Cr碳化物，通过提高Mo和W元素含量，使材料中析出尺寸稳定的Mo和W碳化物，保证材料在服役过程中碳化物尺寸稳定性，减少因碳化物粗化而引起的疲劳裂纹；添加Co元素提高材料固溶强化能力，保证材料长期高温服役过程中的热稳定性，进而获得抗回火能力较强的热作模具钢。

技术研发人员：胡国栋,李德恺,李天骊,姚日莲,肖木兰
受保护的技术使用者：深圳市国科六点科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16