[发明专利]经气体氮化处理的制备方法及其热作钢材料

说明书

本发明涉及热作钢材料，更具体地，本发明涉及一种气体氮化处理的热作钢材料及其制备方法。本发明第一个方面提供了一种气体氮化处理的热作钢材料，其制备原料包括铁、锌、钛、锰、镓、钼、硅、铌、钒、碳化钨、碳化铬、稀土元素。

技术领域

本发明涉及热作钢材料，更具体地，本发明涉及一经气体氮化处理的制备方法及其热作钢材料。

背景技术

模具，是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，60～80％的零部件都依靠模具成型，因此模具被称为“百业之母”。随着模具市场逐年的发展扩大，生产模具的材料-模具钢的用量也在显著增加，其中热作模具钢的消耗量约占模具钢产品的30％以上。热作模具钢对硬度要求适当，侧重于红硬性，导热性，耐磨性。因此含碳量低，合金元素以增加淬透性，提高耐磨性、红硬性为主。随着模具工业的迅速发展，对热作模具钢的使用寿命、加工精度提出了更高要求。

热作模具钢是指适宜于制作对金属进行热变形加工的模具用的合金工具钢，如热锻模、热挤压模、压铸模、热镦模等。由于热作模具长时间处于高温高压条件下工作，因此，要求模具材料具有高的强度、硬度及热稳定性，特别是应有高热强性、热疲劳性、韧性和耐磨性。

目前工艺中经常通过氮化处理在钢材料表面形成氮化物保护层，提高材料表面的耐磨性、硬度等性能，不过目前的保护层仍存在保护层较薄、其与基体材料结合力较差、力学性能不均匀等问题。

发明内容

针对上述问题，本发明第一个方面提供了一种经气体氮化处理的热作钢材料的制备方法，其特征在于，包括冶炼、铸钢锭、锻造型材、退火、气体氮化的步骤。

作为本发明的一种优选技术方案，其中，退火步骤为保持升温速度60～80℃/小时升温至850℃，保温；随炉冷却至750℃，退火，最后随炉冷却至500～550℃，出炉空冷，表面精整。

作为本发明的一种优选技术方案，其中，气体氮化步骤为将退火得到的材料置于氨气氛围下，流量为1.0～1.5m³/h；再通入氨气，流量为0.5～0.8m³/h，在600～650℃下放置1.5～5.5h。

本发明第二个方面提供了一种利用所述制备方法得到的热作钢材料，其制备原料包括铁、锌、钛、锰、镓、钼、硅、铌、钒、碳化钨、碳化铬、稀土元素。

作为本发明的一种优选技术方案，其中，按重量份计，制备原料包括3～8份铁、1～5份锌、5～10份钛、2～6份锰、0.5～3份镓、0.5～3份钼、0.5～3份硅、1～5份铌、1～5份钒、5～10份碳化钨、2～6份碳化铬、1～5份稀土元素。

作为本发明的一种优选技术方案，其中，按重量份计，制备原料包括5.5份铁、3.5份锌、13份钛、4.5份锰、1.5份镓、1.5份钼、1份硅、3份铌、3份钒、12份碳化钨、4.5份碳化铬、3份稀土元素。

作为本发明的一种优选技术方案，其中，稀土元素选自钪、钇、镧、铈、钷、钐、钆、镥中的一种或多种的组合。

作为本发明的一种优选技术方案，其中，稀土元素包括钪、钇以及镧。

作为本发明的一种优选技术方案，其中，钪、钇以及镧的重量比为1：(0.8～1.5)：(0.3～0.8)。

作为本发明的一种优选技术方案，其中，钪、钇以及镧的重量比为1：1.2：0.5。

本发明的有益效果：本发明提供的制备方法以及热作钢材料其克服了高硬易脆的力学缺陷，同时具有较高的硬度、韧性以及抗弯强度；其具有良好的耐摩擦性，不易损耗，提高了材料的使用期限，降低成本；此外，制备方法简单，适合工业化生产。

具体实施方式