[发明专利]一种新型高寿命压铸模具钢及制造铝镁压铸模的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及压铸模具材料领域，特别一种新型高寿命压铸模具钢及制造铝镁压铸模的工艺方法。 

背景技术

铝镁合金等轻合金材料，因具有高的比强度和耐大气腐蚀的能力，受到了制造业的重视，成为许多机械零部件的首选材料。采用压铸工艺制造形状复杂的铝镁零部件具有节能、节材、污染小、工序少、效率高的特点，因此得到了广泛的应用，而且使用数量逐年增多。然而，在压铸件的生产过程中，因模具损伤（断裂、磨损、龟裂、腐蚀、塑性变形等）而造成的生产停顿和制件合格率下降越来越严重，造成大量人力、物力浪费。因而，压铸模的使用寿命低，已成为压铸生产成本居高不下的主要原因。 

压铸模的失效与模具材料有密切的关系。由于当前工业上使用的压铸模具材料，基本上都是上世纪30-50年代研发的钢种，如我国的3Cr2W8V钢，美国的H-13（相当于40CrSiMoV）钢，前苏联的40Cr5W2V钢以及德国的3Cr3Mo3V钢。这些钢的化学成分大同小异，几十年来改革研究甚少。 

现有技术中的压铸模在使用过程中，主要存在如下缺陷： 

（1）热稳定性差：由于压铸模工作时，型腔内液态铝镁合金的温度约为700-850°C，模具工作表面实际温度也高达600-700°C，压铸模在此温度下，热硬度和热强度大大降低，从而易发生塑性形变而失去效用；

（2）耐蚀性差：压铸模在上述工作温度下，模具的型腔表面与液态铝或镁合金和脱模剂以及空气易发生化学反应而使模具型腔表面的材料易发生溶解或杂质渗入，导致模具表面粗糙度降低，制品尺寸和质量下降；

（3）耐磨性差：在工作温度下，模具表面与压铸合金及其渣粒长期接触时，易发生摩擦磨损和磨料磨损，使模具型腔尺寸变化，从而造成制件的尺寸改变或超差；

（4）热疲劳性差：压铸模工作时要反复被加热（液态合金注入）和冷却（制件取出后喷涂脱模剂），模面在交变温度作用下会产生热疲劳而形成龟裂，从而造成制件表面粗糙；

（5）导热性不理想：当液态合金注入压铸模工作表面时，模面温度迅速增高，有时该温度高过模具回火温度时，使模具产生塑性变形而失效；再有，模具温度高，冷却时温差大，产生的内应力较大，易发生热疲劳龟裂。

发明内容

本发明针对现有技术中铝镁压铸模具的工作条件及模具的失效模式，提供一种新型高寿命压铸模材料，以提高压铸模具的热稳定性、耐蚀性、耐磨性、热疲劳性和导热性等综合性能，从而提高压铸模具的使用寿命。 

为实现本发明的目的，本发明的新型高寿命压铸模材料的质量百分比含量为：0.15-0.18C, 12-14Cr, 5-7Mo, 9-11Co, 0.35V, 0.25-0.45Nb, S <0.015, P <0.010，余量为铁。 

本发明的合金元素的质量百分比含量的进一步优选方案为：0.15%C, 12%Cr, 5%Mo, 9%Co, 0.35%V, 0.25%Nb, S <0.015%, P <0.010%，余量为铁。 

 本发明的合金元素的质量百分比含量的另一种优选方案分别为：0.18%C, 14%Cr, 7%Mo,11%Co, 0.35%V, 0.45%，, S <0.015%, P <0.010%，余量为铁。 

与现有技术中的压铸模具材料相比，本发明的压铸模具材料，适当增加铬的含量，从而提高模具钢中铁的电极电位，即可提高其耐蚀性。当铬在铁中形成固溶体时，可以显著提高其电极电位，但这种提高不是匀速的而是台阶式的。当铬的原子百分数含量达到12.5%，铬与铁的原子比为1/8,电位有一突跃升高；当铬的原子百分数含量达到25%，原子比为2/8时，电位又一次跃升。而在非跃升原子比时，随着铬含量的增高，电位连续升高得非常微小。按照铬重量比，12.5% 的原子百分含量相当于11.65%质量含量，但钢中加入的铬部分与碳形成碳化物，这部分铬则失去耐蚀效果，因而如果正好添加的铬为12.5%（原子百分数），则因固溶的铬低于12.5%（原子百分数）而使耐蚀性大大降低，另外钢中含有其它元素同样也会对有效铬的含量产生影响。因此适当增加铬含量，使钢中固溶的铬含量保持在原子比为1/8水平。