[发明专利]一种耐温冲针及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐温冲针，具体涉及一种耐温冲针及其制备方法，属于模具加工技术领域。

背景技术

冲压模具是在冷冲压加工中，将材料(金属或非金属材料)加工成零件(或半成品)。冲针又名冲头，是冲压模具工作中必不可少的配件，属于可更换的模具耗材，常常将其直接与材料接触，使材料发生分离或者塑性形变。因此，冲针的材质、结构、形状等直接影响着冲压件的质量、生产效率以及生产成本等。而现有技术生产的冲针存在易断、磨损较快、强度不够高、耐高温性不好等不足。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种耐磨性能、耐高温性能都较好且使用寿命长的耐温冲针。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种耐温冲针，所述耐温冲针的组成元素及质量百分比为：碳(C)：0.35％-0.40％，铬(Cr)：12.50％-14.00％，锰(Mn)：0.50％-0.80％，钼(Mo)：0.30％-0.50％，钒(V)：0.30％-0.50％，铼(Re)：0.30％-0.50％，余量为铁(Fe)以及不可避免的杂质。

相对于现有技术，本发明耐温冲针通过合理地配伍原材料，在不含镍，含极少钼的基础上，通过优化碳、锰、钒、铼等元素的配比使其产生协同作用，得到耐磨性好、耐温范围宽，使用寿命长的耐温冲针。

碳在钢中可与铁、铬形成稳定的(Cr，Fe)7C3型碳化物，也可与Fe、Mn形成碳化物，用以提高耐温冲针的强度和耐磨性，同时又保证了足够的塑性、韧性及其耐温性。虽然随着碳含量的增加，碳化合物的数量增加，尺寸加大，可缩小碳化合物间的间距，提高顶头的耐磨性，但是碳含量不是越多越好。如果碳含量过高，耐温冲针的机械性能尤其是韧性显著变差，脆性增大，不利于冲针在恶劣的工况下的使用；如果碳含量过低，耐温冲针的硬度会降低，耐磨性会降低。综合各方面因素，本发明耐温冲针中将碳元素的含量控制在0.35-0.40％。

与现有技术相比，本发明耐温冲针中的铬含量大大增加，为12.5％-14.0％。铁与铬的亲和力比其他元素强，容易与碳结合成(Fe、Cr)₃C型碳化物，且随铬含量的增加，不仅能改变顶头中碳化物弥散分布形态，Cr₂₃C₆为主的粒状碳化物也会增加，使其弥散分布于奥氏基体上，而Cr₇C₃型碳化物的显微硬度可以达到1600-1800HV，这有利于提高冲针的硬度和耐磨性。且铬元素的加入能提高冲针的抗高温性能和耐腐蚀性能。但是超过14％的铬反而会降低冲针的韧性和塑性。因此本发明耐温冲针将铬含量提高到12.5％-14.0％，使铬与其他元素产生协同作用，有效地提高耐温冲针耐磨性能2倍以上。

锰(Mn)是钢管顶头主要的强化元素，可以和碳形成Mn₃C碳化物，Mn₃C碳化物又能与铁元素相互溶解，在钢管顶头中生成(FeMn)₃C型碳化物，降低奥氏体分解速度，从而大大提高钢管顶头的强度和耐磨性。但锰作为过热敏感性元素，含量过高，会出现大量的网状铁素体，从而增加钢管顶头的回火脆性倾向，最终导致淬火组织中残余奥氏体的增加，而残余奥氏体不利于钢管顶头的热处理和使用。在现有技术的基础上适当降低锰含量，可显著耐温冲针的耐磨性，并显著增大加工硬度。因此本发明耐温冲针中锰元素的加入量控制在0.30％-0.80％之间，能起到细化冲针的基体组织，提高冲针的强度和韧性的作用，还可提高耐温冲针的耐磨性、耐温性。

钼能细化晶粒，弥散强化，从而提高耐温冲针的强度、硬度、耐磨性等。经实验可知当加入0.30％-0.50％钼时，与铬、锰配合使用可使三种元素的有益作用同时最大化地发挥出来，耐温冲针的耐磨性可提高20-30％，强度、塑性和冲击韧性也提高15％-20％。

钒不仅是强化合物形成元素，还是钢材优良的脱氧剂，能与碳的结合，形成高熔点、高硬度、高弥散度且稳定的VC碳化物，并细化晶粒。在本发明耐温冲针中加入钒，可与其他元素产生协同作用，大大提高耐温冲针的强度和韧性以及耐温冲针的抗腐蚀能力。但是钒有很强的沉淀强化作用，过量的钒会明显耐温冲针的加工性能，且价格昂贵，会增加成本，所以钒的加入量一般不能超过0.80％，优选加入0.40％-0.80％钒。