高强韧性低合金冷冲压模具钢和热化学处理工艺制造技术

高强韧性低合金冷冲压模具钢和热化学处理工艺涉及模具钢和热化学处理工艺技术。其化学成分重量百分比为：Ｃ　０．６～０．７，Ｃｒ　０．８～１．１，Ｍｎ１．００～１．３０，Ｓｉ　０．４～０．８，Ｍｏ　０．３～０．５，Ｖ　０．１２～０．２２，Ｎｂ　０．０３～０．０５，Ｓ≤０．０２５，Ｐ≤０．０２５，其余为Ｆｅ。将加工好的模具在盐浴炉中进行ＴＤ－ＶＣ处理，涂层厚为３０～５０ｕｍ，然后直接油淬火，再于２００～３５０℃进行涂层处理，时间为２～４小时；将加工好的模具在淬火炉中进行加热，检测硬度ＨＲＣ≥６２，然后在氮化炉中进行脉冲离子氮化，氮化厚度２００～４００ｕｍ，再进行表面复合涂层处理，涂层厚度为２０～４０ｕｍ，修磨后，即成。模具成本低，加工性能好，可焊性好，易修复，强韧性好，不易剥落，使用寿命提高１倍以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及模具钢和热化学处理工艺技术，尤其是高强度汽车车身结构 件冲压成形用的高强韧性，高性价比，制造成本低的低合金冷冲压模具用钢 和热化学处理工艺技术。 二
技术介绍
汽车工业的发展，汽车产量的增多，保有量的增加，仅2008年中国汽 车产量接近950万辆，汽车保有量已达6000万辆，带来了油耗、安全、环 保三大问题，而汽车轻量化是解决油耗和环保的重要途径，乘用车每减重 10%，可节油6 8%，排放减少3 4%。但轻量化不能影响到汽车安全，因此 必须采用高强度材料，采用高强度钢。高强度钢的应用，导致模具磨损严重， 寿命下降，同时模具表面状态还会影响冲压件表面质量下降。而模具费用一 般占冲压件的成本为5 18%。如何提高模具质量，提高模具寿命和耐磨性， 是应用高强度钢的重要技术之一 。高强度汽车冲压件模具通常采用SKD11或者Crl2MoV材料制造。目前大 部分这类模具的使用寿命都低于10万件，而且每次修复的使用寿命仅为5 万件左右。采用Crl2MoV，合金量高，锻造热加工和冷加工性能差，使用中 易出现剥落、堆焊，修复困难，且钢材价格高。因此，迫切需要一种高强韧 性、良好加工性能的、高性价比的冷冲模具钢，满足汽车工业的发展对高强 度汽车冲压件的发展需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是采用一种高强韧性低合金冷冲压模具钢，其合金成分简 单，合金含量低，Nb， V复合微合金化，在热化学处理以后，具有细晶粒的 特点，热加工和冷加工性能好，修复方便，成本低。本专利技术的目的所采用的技术方案是其高强韧性的低合金冷冲压模具钢 的化学成分重量百分比为C0.6 0. 7， CrO. 8 1. 1， Mnl.00 1.30， Si0.4 0.8， Mo 0. 3 0. 5， V 0. 12 0. 22， Nb 0. 03 0. 05， S《0.025， P《 0.025，其余为Fe。按常规工具钢冶金工艺规程进行冶炼，冶炼浇铸制得的 钢锭，进行锻造或轧制，加热1180士2(TC，始锻或开轧温度〉110(TC，终锻 或终轧温度为》90(TC，锻或轧后缓冷，形成坯件。本专利技术，将坯料经常规机械加工成模具，将加工好的模具在盐浴炉中进 行表面强化的液体渗入碳化钒处理(TD-VC处理)，温度为900 940°C，保 温时间>1.5小时，涂层厚为3(T50um，然后直接油淬火，油温度〈8(TC， 再于200 350'C非平衡磁控溅射的复合涂层处理，涂层为TiCr (C、 N),涂 层处理时间为2 4小时。本专利技术，将坯料经常规机械加工成模具，将加工好的模具在淬火炉中进 行加热，保温时间〉1.5小时，然后油淬火，油温〈8(TC，检测硬度HRC》 62，然后在氮化炉中进行脉冲离子氮化，温度400 49(TC，时间5 8小时， 氮化厚度200 400um，再进行表面非平衡磁控溅射的复合涂层处理，涂层为 TiCr (C、 N)，温度200 350。C，涂层厚度为20 40um;修磨后，即可投入 使用。本专利技术的钢材价格仅为Crl2MoV (或SKDll)的价格的1/2，使模具制造 成本大幅度降低，由于其加工性能好，而加工费用低，模具的可焊性好，易 修复，模具的强韧性好，不易剥落，平均使用寿命可提高到Crl2MoV的1倍 以上。四、具体实施方法 下面结合一个实例进一步说明本专利技术。按一般工具钢冶金工艺规程进行冶炼，经冶炼浇铸后的钢锭再用电液锤 进行锻制，制成模具钢坯件，锻造时加热1180±20°C，始锻温度〉1100 °C，终锻温度为》90(TC，锻后缓冷。其模具钢坯件化学成分重量百分比为 CO. 66， Cr0.85， Mn 1.16， Si 0. 65， Mo 0. 4， V 0. 16， Nb 0. 04， S 0. 005， P 0.012,其余为Fe。从坯料上取样，按下列工艺进行热处理92(TC油淬， 20(TC回火。其材料的力学性能为o 0.2 1900MPa, o b 2200MPa, S 5 5. 0%， W 25%。将上述模具钢坯件经常规机械加工成模具，该钢种为低合金模具钢， 因此其加工前不需退火处理。加工好的模具有两种热化学处理工艺第一种热化学处理工艺为，将加工好的模具在盐浴炉中进行表面强化的液体渗入碳化钒处理(TD-VC处理)，温度为93CTC，保温时间1.5小时，涂 层厚为40um，然后去直接淬火(20#机械油中)，油温度〈8(TC，再于30CTC 进行非平衡磁控溅射的复合涂层处理，涂层为TiCr (C、 N)，模具的心部硬 度为HRC57，表层硬度为HV3200。这类模具用于冲压DP600或者DP780高 强度双相钢板的门B柱，模具一次修模的使用寿命>10万件。高于Crl2MoV 的平均使用寿命5万件。另一种热化学处理工艺为，将加工好的模具在淬火炉中进行加热，对门 B柱的镶块模具，其加热保温时间为1.5小时，然后淬入80'C机械油中；检 测硬度HRC65,然后在氮化炉中进行脉冲离子氮化，温度48(TC，时间5小 时，氮化厚度200um，再于30(TC进行非平衡磁控溅射的复合涂层处理，涂 层为TiCr (C、 N)，，用人工进行修磨即成。模具的心部硬度为HRC47，表层 硬度为H V3000，用于冲压抗拉强度为600MPa的双相钢DP600门B柱，模 具使用寿命近10万次，高于Crl2MoV的平均使用寿命。权利要求1、一种高强韧性低合金冷冲压模具钢，其特征在于模具钢化学成分重量百分比为C 0.6～0.7，Cr 0.8～1.1，Mn 1.00～1.30，Si 0.4～0.8，Mo 0.3～0.5，V 0.12～0.22，Nb 0.03～0.05，S≤0.025，P≤0.025，其余为Fe。2、 根据权利要求1所述的一种高强韧性低合金冷冲压模具钢，其特征 在于按常规工具钢冶金工艺规程进行冶炼，冶炼浇铸制得的钢锭，进行锻 造或轧制，加热1180士20。C，始锻或开轧温度〉110(TC，终锻或终轧温度为 》900°C，锻或轧后缓冷，形成坯件。3、 根据权利要求l、 2所述的一种高强韧性低合金冷冲压模具钢的热化 学处理工艺，其特征在于将坯料经常规机械加工成模具，将加工好的模具 在盐浴炉中进行表面强化的液体渗入碳化钒处理(TD-VC处理)，温度为900 940°C，保温时间>1.5小时，涂层厚为30 50um，然后直接油淬火，油温度 <80°C，再于200 35(TC非平衡磁控溅射的复合涂层处理，涂层为TiCr (C、 N)，涂层处理时间为2 4小时。4、 根据权利要求l、 2所述的一种高强韧性低合金冷冲压模具钢的热化 学处理工艺，其特征在于将坯料经常规机械加工成模具，将加工好的模具 在淬火炉中进行加热，保温时间〉1.5小时，然后油淬火，油温〈80'C，检 测硬度HR062，然后在氮化炉中进行脉冲离子氮化，温度400 49CTC，时 间5 8小时，氮化厚度200 400um，再进行表面非平衡磁控溅射的复合涂 层处理，涂层为TiCr (C、 N)，温度200 350。C，涂层厚度为20 40um;修 磨后，即可投入使用。全文摘要高强韧性低合金冷冲压模具钢和热化学处理工艺涉及模具钢和热化学处理工艺技术。其化学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强韧性低合金冷冲压模具钢，其特征在于：模具钢化学成分重量百分比为：Ｃ　０．６～０．７，Ｃｒ　０．８～１．１，Ｍｎ　１．００～１．３０，Ｓｉ　０．４～０．８，Ｍｏ　０．３～０．５，Ｖ　０．１２～０．２２，Ｎｂ　０．０３～０．０５，Ｓ≤０．０２５，Ｐ≤０．０２５，其余为Ｆｅ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马鸣图，田庆亮，芦南法，马豫昊，
申请(专利权)人：忠县一胜特工模材料有限公司，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]