[其他]高強韌性工模具鋼

在審

• 申請號: 101987000002018
• 申請日: 1987-04-22
• 公開（公告）號: CN1005157B
• 公開（公告）日: 1989-09-13
• 發明（設計）人: 李輝
• 申請（專利權）人: 湖南省冶金材料研究所
• 代理公司: 湖南專利事務所
• 代理人: 鮑子玉;張妮妮

本發明的高強韌性工模具鋼，綜合性能良好，強韌性見著，強硬性兼優，耐磨性高，高溫性能好，適用于鋼的冷擠、冷鐓、冷沖和有色合金的熱擠、壓鑄等沖模具及受沖擊力大的刀具和硅鋼片冷軋輥等，使用壽命比常用工模具鋼高幾倍至十余倍。其化學成分為（重量）：碳０．６２～０．７２％，鎢１．６～２．３％，鉻４．５～５．２％，釩１．０～１．４％，鉬２．８～３．４％．鈦０．０５～０．３５％，硅０．８～１．２％。

本發明系高強韌性工模具鋼。其主要特征是綜合性能良好，強韌性見著，強硬性兼優，耐磨性高，高溫性能好，因而適用范圍廣，可作冷熱工模具兼用，使用壽命高，比常用工模具鋼提高幾倍至十余倍。

隨著國內外少無切削加工新工藝和難加工新材料的發展，對工模具材料不斷地提出各種新的更高的要求：不僅要求有高硬度、高紅硬性、高強度等，而且還要求有高韌性、高疲勞性等特性。可是，目前國內外大量應用的工模具鋼，如W18Cr4V、W6M·5Cr4V2、Cr12、Cr12MOV等，雖然硬度、紅硬性、抗壓強度等性能高，但沖擊韌性、抗彎強度、疲勞性能等不足，以致制作承受沖擊應力較大的工模具，普遍存在著使用壽命甚低的問題。為尋求高強韌性工模具用新鋼種，國內外開展了對基體鋼類型新型模具鋼的研制和應用。例如，美國VASCO公司的MA（5Cr4Mo3W2V）和MotrixⅡ（55Cr4Mo5WVCo8）鋼，日本特殊鋼公司的Mo12（5Cr4Mo4W2V）鋼;我國的65Nb（65Cr4W3Mo2VNb）鋼和O12Al（5Cr4Mo3SiMnVA1）鋼（見上海材料研究所編印的“幾種新型模具鋼”第2頁）等。這些鋼雖然強韌性、疲勞性能等，比常用工模具鋼提高較大，但還存在著強硬性、紅硬性、耐磨性等不足的弱點，以致鋼的適用范圍不廣，還屬于專用性模具鋼。

本發明的目的，在于立足我國資源條件和經濟原則，提供綜合性能良好、強韌性見著、耐磨性高、高溫性能好、紅硬性較高的多用性工模具用鋼。它既可以作冷作模具，又可作熱作模具，既可以作多種沖模具，又可作承受沖擊力大的刀具及硅鋼片軋輥等，具有一鋼多用的特點。

本發明提供了一種高強韌性工模具鋼，其化學成份為（重量）：碳0.62～0.72%，鎢1.6～2.3%，鉻4.5～5.2%，釩1.0～1.4%，鉬2.8～3.4%，鈦0.05～0.35%，硅0.8～1.2%，錳≤0.4%，硫≤0.03%，磷≤0.03%，銅＜0.3%，鎳＜0.25%。

本發明鋼化學成份確定的理由如下：

鑒于國內外常用工模具鋼強韌性不夠的主要原因，是因其中含有硬度雖高，但脆性大的過量合金碳化物較多，以致制作工模具使用時常易發生拆斷、開裂、崩口等形式失效。因此，本發明為通過減少高速鋼中的過量合金碳化物帶來的脆性，來達到既保持高速鋼適當的強硬性而又較大地提高強韌性，以實現一鋼多用、適作多種工模具的目的，特在分析國內外現有工模具鋼特性的基礎上，對本發明鋼的成份，既參考了高速鋼W6Mo5Cr4V2鋼基體成份，又根據碳平衡經驗公式（C%＝0.033W+0.063Mo+0.200V+0.036Cr+0.250Ti+0.112Nb）和多種強化原理（如細晶粒強化、相變強化、析出強化、固溶強化等），為了進一步提高改善其性能，除適當地提高其碳含量，使鋼還保持較高的強硬性、紅硬性等性能之外，還結合我國資源條件和經濟原則，在鋼中添加了少量的強碳化物形成元素Ti，以進一步提高強韌性、耐磨性等，并增加了少量的鐵素體強化元素Si，以進一步提高強韌性、疲勞性能等。

為確定Ti、Si、C在鋼中的最佳含量，并初步探討在鋼中作用機理問題，本發明通過大量研究結果，得出如下幾點：

1、在鋼中添加0.05～0.35%的Ti，對鋼的強韌性（包括抗彎強度和沖擊韌性等）提高顯著。這主要是由于Ti在鋼中起了細化晶粒并改善馬氏體形態和彌散析出強化等作用。同時，Ti因在鋼中形成高硬度的TiC，分布在高強韌性的基體上，以致對提高兩鋼的耐磨性也起了重要作用。

2、在鋼中將含硅量增加到0.8～1.2%時，能明顯地提高鋼的強韌性。這主要是Si在鋼中強化了基體，起了固溶強化作用。