[发明专利]一种家电外壳冲压用冷作模具钢的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种家电外壳冲压用冷作模具钢的制备方法。

背景技术

模具是机械、电子、汽车、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备。作为基础工业，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要作用，对国民经济的发展起着无可置疑的关键作用。冷作模具钢主要用于冲压、下料、成型、弯曲、冷挤压、冷拉、粉末冶金模具等，要求具有高硬度、高耐磨性和足够的韧性。一般分为，通用型和特殊型两大类。长期以来，我国广泛采用CrWMn、Cr12型钢作为冷作模具的主选材料。由于前者易形成网状碳化物，后者易形成带状碳化物，碳化物的严重偏析使模具的强韧性降低，导致模具崩刃、断裂或塌陷。为解决模具的早期失效问题，拓宽模具工业对钢材的需求，国内相继研制成功一批高强度、高韧性、抗磨损、红硬性好的高速钢、基体钢、热处理微变形钢、钢结硬质合金等新钢种。为了适应工业的发展需求，我国的研究人员在模具钢新钢种的开发上，主要是针对当前模具在使用过程中所存在的使用寿命问题、开裂、塌陷等由于失效形式，调整现有模具材料中合金成分，在保证材料现有性能的前提下，调整材料中合金元素含量，降低材料生产成本，或在当前应用广、性能高的模具材料基础上，完善合金元素配比，使材料具得更高的机械性能和使用性能。模具钢的工作环境和工作条件，要求材料具有高的热强性和淬透性，所以在这两个合金化思路中，研究后者的居多。目前在国内主要采取的合金化思路主要是在材料中加入一些合金元素使材料具有一次和二次强化效果从而提高材料的强韧性，同时，除Cr、Mn外，再加入Mo、W、V和Ni等元素，保证材料组织细小，二次硬化效果明显具有较好的强韧性。如DS钢是采用中碳加Ni，以Mo代替部分W，多元少量合金化方案研制的一种高韧性耐冲击模具钢，具有较好的工艺性和力学性能。

但新出现的模具钢或者性能不如传统模具钢，或者成本太高，一般用户难以接受。特别是家电制造行业，由于竞争加剧，要求降低制造成本，因此，成本较高的模具不能适应这一发展趋势。

发明内容

本发明的目的在于提出一种家电外壳冲压用冷作模具钢的制备方法，该模具钢具有较好的强韧性组合，使用寿命比现有的CrWMn、Cr12型钢提高，并且制备成本降低。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种家电外壳冲压用冷作模具钢的制备方法，所述模具钢以重量百分数计由下列组份组成：C：0.9-1.1，Si：0.3-0.5，Mn：1.3-1.5，Cr：4.2-4.6，W：0.6-0.8，V:0.15-0.25，Ni:1.5-1.7，Ti:0.1-0.3，Fe余量；所述制备方法包括如下步骤：

1）采用感应或电弧炉熔炼：按上述的合金元素配比将配料放入电炉中，进行熔炼；

2）电渣重熔：将熔炼浇涛出的电渣锭放到电渣重熔装置中，进行电渣重熔；

3）锻造：将上述钢锭加热至1170-1190℃温度范围内；始锻温度：1110-1130℃，终锻温度≥880℃，锻后缓冷；

4）退火：材料在锻造后，在800-810℃下进行退火，退火6-10小时，随后随炉冷却；

5）热处理：加热至935-945℃进行奥氏体化，采用油淬；随后进行二次回火，回火温度为220-240℃，每次回火时间为2.5-3.5h。

本发明的冷作模具钢其成分设计的理论依据如下所述：

钢中的合金元素中，Cr主要是保证钢具有优良的淬透性。Cr的含量不宜过高，否则容易形成网状的碳化物，影响钢的性能。Ni在提高钢的强度同时能够保持良好的塑性和韧性，但是Ni属于稀缺资源，本发明钢中加入适量的Ni，使钢的强韧性好的前提下合金成本不会太高。W和V在钢中形成弥散的第二相析出物，提高材料的强韧性。Si主要作用是提高钢的回火稳定性。Mn溶入基体中起固溶强化作用。Ti起到细化晶粒的作用，从而进一步提高模具钢的强韧性。

本发明具有如下有益效果：

本发明开发了淬透性好，淬火温度较低，热处理变形小，合金成本低，具有较好的强度和韧性的配合，适用于家电外壳冲压模具用钢。其性能为：淬火硬度：66-67HRC，回火硬度：62-63HRC，室温冲击功值：180-190J，室温抗弯强度：3100-3150MPa，最大弯曲力：4850KN，挠度：13.1mm。

具体实施方式

实施例一