一种Mn-Cu系球墨铸铁成形模具毛坯及其热处理方法 |
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| 申请号 | CN202010677324.4 | 申请日 | 2020-07-14 | 公开(公告)号 | CN111876656A | 公开(公告)日 | 2020-11-03 |
| 申请人 | 东风汽车有限公司; | 发明人 | 蔡权; 刘建功; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种Mn-Cu系球墨 铸 铁 成形模具毛坯及其 热处理 方法，该模具毛坯其化学成分按重量百分比计为：C 3.32～3.68％、Si 1.90～2.30％、Mn 0.42～0.68％、P≤0.028％、S≤0.010％、Cu 0.63～1.10％、RE 0.027～0.032％、Mg 0.032～0.055％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。本发明采用普通、低价的 合金 Mn-Cu系和CE的搭配保证了材质的 铸造 性能、铸态基体的组织、性能和材质的淬透性，相比传统的工艺技术极大的降低了铸造实物成本；然后通 过热 处理技术，使组织再次结晶、弥撒均匀化分布，充分释放铸造应 力 ，提高基体性能和组织均匀化，为材质铸件降低淬火开裂倾向性和提高淬透性、淬硬性奠定坚实的 基础 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种Mn-Cu系球墨铸铁成形模具毛坯，其特征在于：其化学成分按重量百分比计为：C |
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| 说明书全文 | 一种Mn-Cu系球墨铸铁成形模具毛坯及其热处理方法技术领域背景技术[0002] 目前国内外生产汽车覆盖件类模具所使用的方法全部为消失模实型铸造工艺技术，在大型汽车的拉延、整形等成形类模具上不外乎两种材质：一是Mo-Cr系的合金灰口铸铁；另一种是Mo-Ni-Cu系的合金球墨铸铁。但是近几年来，随着汽车安全性能的被重视，大量的加强版材料被应用在冲压中，因此对模具的综合机械性能提出了更高的要求，Mo-Cr系的合金灰铸铁逐步被Mo-Ni-Cu系合金球墨铸铁所替代。 [0003] 然而，由于Mo-Ni-Cu系合金球墨铸铁中贵重合金Mo和Ni是一种国家的战备物资，在铸造材质中的使用，无形中增加铸件的实物成本，给制造业带来了巨大的成本压力。为缓解成本压力，为生产汽车覆盖件类的消失模实型铸造企业需要开发一种低成本的新材质制造技术来替代现有的。 发明内容[0004] 本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种Mn-Cu系球墨铸铁成形模具毛坯及其热处理方法。 [0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种Mn-Cu系球墨铸铁成形模具毛坯，其化学成分按重量百分比计为：C 3.32～3.68％、Si 1.90～2.30％、Mn 0.42～0.68％、P≤0.028％、S≤0.010％、Cu 0.63～1.10％、RE 0.027～0.032％、Mg 0.032～0.055％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。 [0006] 作为优选实施方式地，所述的Mn-Cu系球墨铸铁成形模具毛坯，其化学成分按重量百分比计为：C 3.32～3.65％、Si 1.95～2.28％、Mn0.43～0.65％、P≤0.028％、S≤0.010％、Cu 0.009～1.10％、RE 0.027～0.031％、Mg 0.038～0.046％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。 [0007] 作为最佳实施方式地，所述的Mn-Cu系球墨铸铁成形模具毛坯，其化学成分按重量百分比计为：C 3.55％、Si 2.10％、Mn0.65％、P≤0.024％、S≤0.009％、Cu 1.10％、RE 0.027％、Mg 0.038％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。 [0008] 本发明还提供一种上述Mn-Cu系球墨铸铁成形模具毛坯的热处理方法，包括如下步骤：第一阶段：由室温匀速加热升温至860℃，升温时间为10h(升温速度86℃/h)；第二阶段：在温度为860℃的条件下保温4h；第三阶段：由温度860℃匀速降温至820℃，降温时间为1.5h；第四阶段：在温度为820℃的条件下保温1h，最后出炉空冷至常温。 [0009] 作为优选实施方式地，所述Mn-Cu系球墨铸铁成形模具毛坯出炉空冷至常温后进行低温回火处理，所述低温回火处理的具体步骤为：由室温匀速加热升温至580℃，升温时间为6h，然后在温度为580℃条件下的低温回火处理2h，最后随炉冷却至200℃后出炉。 [0011] 与现有技术相比，具有如下有益效果： [0012] 其一，本发明的Mn-Cu系球墨铸铁成形模具毛坯通过低廉合金Mn和Cu的应用实现了球铁材质的低成本化，避免了贵重合金Mo和Ni的应用，生产技术比传统的Mo-Ni-Cu系球墨铸铁生产技术降低生产成本20～30％，节约了国家的战略物资钼铁和镍板。 [0013] 其二，本发明的热处理方法由10h从室温提温到860℃，然后进行4.0小时的保温处理，进一步的细化、均匀基体组织，提高基体的性能，均衡、消除铸造内应力。 [0014] 其三，本发明热处理方法在860℃下进行均匀奥氏体化，然后调整到820℃温度下保温1.0小时后出炉空冷，提升基体珠光体含量及硬度，改善其基体组织的分布形式，组织由牛眼状铁素体转变成均匀弥撒、分撒状的铁素体。 [0015] 其四，本发明处理方法通过均匀奥氏体化出炉温度的处理，铸件基体珠光体含量由原来的30～50％提升到70～80％，毛坯硬度由原来的HB187～210提升到HB221～245，提高了铸件毛坯的淬硬性(硬度达到了HRC51-57)和淬火硬度值的均匀性，满足了汽车成形覆盖件类模具的使用要求。 [0017] 图1为Mn-Cu系球墨铸铁球墨铸铁成形模具毛坯的热处理曲线 [0019] 图3为实施例1在铸态下放大倍数为100倍组织：珠光体30％+牛眼状铁素体； [0020] 图4为实施例2在铸态下放大倍数为100倍石墨形态2-3级； [0021] 图5为实施例2铸态下放大倍数为100倍组织：珠光体40％+牛眼状铁素体； [0022] 图6为实施例3在铸态下放大倍数为100倍石墨形态2级； [0023] 图7为实施例3在铸态下放大倍数为100倍组织：珠光体45％+牛眼状铁素体； [0024] 图8为实施例1热处理后放大倍数为100倍石墨形态2级； [0025] 图9为实施例1热处理后放大倍数为100倍的组织：珠光体75％+弥撒均匀分布的铁素体； [0026] 图10为实施例2热处理后放大倍数为100倍石墨形态2级； [0027] 图11为实施例2热处理后放大倍数为100倍的组织：珠光体80％+弥撒均匀分布的铁素体； [0028] 图12为实施例3热处理后放大倍数为100倍石墨形态2-3级； [0029] 图13为实施例3热处理后放大倍数为100倍的组织：珠光体75％+弥撒均匀分布的铁素体。 具体实施方式[0030] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。 [0031] 实施例1～6：本实施例Mn-Cu系球墨铸铁成形模具毛坯，其化学成分按重量百分比计如下表1，余量为Fe和其他不可避免的杂质；Mn-Cu系球墨铸铁成形模具毛坯的铸态性能及组织如表2所示； [0032] 表1 [0033] 项目 C(％) Si(％) Mn(％) P(％) S(％) Cu(％) RE(％) Mg(％)实施例1 3.65 2.30 0.45 0.028 0.010 0.65 0.032 0.045实施例2 3.50 2.10 0.50 0.028 0.008 0.89 0.031 0.046 实施例3 3.32 1.95 0.65 0.024 0.009 1.10 0.027 0.038 实施例4 3.68 1.90 0.43 0.026 0.009 0.63 0.031 0.032 实施例5 3.64 2.28 0.42 0.027 0.009 1.05 0.032 0.055 实施例6 3.35 2.28 0.68 0.028 0.009 1.08 0.028 0.043 [0034] 表2 [0035] [0036] 应用例： [0037] 将实施例1～实施例6的Mn-Cu系球墨铸铁成形模具毛坯进行热处理：炉窑采用天然气加热，如图1所示将设备的工艺参数调整如下：第一阶段的加入时间设置为10.0小时，设定的温度为860℃(即第一阶段的加热速度为86℃/h)。炉温达到860℃后进行热处理的第二阶段保温处理，保温时间为4小时。保温结束后进入第三阶段的炉内降温，设定的参数时间为1.5小时，温度为820℃；温度达到820℃时进入第四阶段的保温过程，保温时间为1.0小时；然后进入第五阶段的出炉空冷，然后采用580℃下的低温回火处理，热处理后的性能及组织如表3所示： [0038] 表3 [0039] [0040] 效果例： [0041] 对实施例1～6的铸件进行淬火硬度检测，淬火硬度值如表4所示： [0042] 表4 [0043] 项目 淬火方式 硬度值(HRC)实施例1 火焰表面淬火 53～56 实施例2 火焰表面淬火 54～57 实施例3 火焰表面淬火 51～55 实施例4 火焰表面淬火 51～55 实施例5 火焰表面淬火 51～56 实施例6 火焰表面淬火 52～57 [0044] 以上，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，其余未详细说明的为现有技术，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。 |
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