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一种具有高热扩散系数模具钢及其制备方法

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成果名称: 一种具有高热扩散系数模具钢及其制备方法 关键字: 应用行业: 金属制品业
高新技术领域: 自动化机械及设备技术 所在地: 河北省 知识产权类型: 发明专利
知识产权编号: ZL202210055527 成果体现形式: 发明专利 成果属性:
成果所处阶段: 成果水平: 请选择... 研究形式:
学科分类: 战略新兴产业: 请选择... 课题来源:
第一完成单位名称: 河北工业职业技术学院 第一完成单位属性: 技术成熟度:
合作方式: 请选择... 交易价格(万): 2.00 所属十强产业:

本发明涉及一种具有高热扩散系数的模具钢及其制备方法,该模具钢由以下质量百分比的组分构成:C:0.30‑0.40%,Si:0.05‑0.10%,Mo:2.50‑3.40%,Nb:0.01‑0.05%,Co:0.30‑0.50%,RE:0.01‑0.05%,余量为Fe和不可避免的杂质;并且,模具钢中,P≤0.15%,S≤0.025%。该模具钢的制备方法包括依次设置的熔炼、电渣重熔、电渣锭退火、锻造、球化退火、淬火和回火工艺步骤。本发明的具有高热扩散系数的模具钢,通过采用新型的化学元素成份的配比,以及合理的工艺设置,可获得具有超高导热率的新型模具钢,并使由其加工的模具兼具优良的高温性能和极佳的综合力学性能。

本发明的制备方法可基于本发明模具钢的成分配比,制备出热传导性能和综合力学性能优异的模具钢材料;为具有高热扩散系数的模具钢的生产,提供了合理且切实可行的工艺流程及相关工艺参数,保障了模具钢中各化学元素之间的良好反应,以及钢材中马氏体组织相性的生成,从而有利于进一步保障模具钢高热扩散系数和综合力学性能的实现。


钢铁工业作为制造业的基石,在现代工业发展过程中起着非常重要的作用。
模具钢作为钢铁材料的一种,被广泛应用于工业和制造业中。模具钢根据其加工金属或金属液体的温度可分为冷作模具钢和热作模具钢。热作模具钢是用来制造使加热到再结晶温度以上的金属或液态金属获得所需要形状的模具材料。例如热锻压模具、压铸模具和热冲压模具等。热作模具钢和冷作模具钢,在模具投入服役之前,往往需要进行淬火和回火处理,以得到良好的综合力学性能。
 常用的模具钢在设计和应用时往往考虑其力学性能,如热处理硬度和冲击韧性、耐磨性等,往往忽视了材料物理性能对材料服役好坏和寿命的影响。材料的物理性能,如热扩散系数同样是影响模具服役表现的重要影响因素。在模具钢中,尤其是热作模具钢中,模具热扩散系数的高低影响着加工产品的质量和模具寿命的长短。在压铸模中,液态金属需要在磨具中凝固成型,在此过程中,高热扩散系数的模具可以为液态金属提供高冷却速率,降低压铸时间,同时提高铸造组织性能。在热冲压模具中,高热扩散系数的模具可以为钢板提供高的冷却速率,促进钢板马氏体相变,提高钢板强度,降低保压时间,提高生产效率。同时模具的高热扩散系数可以有效降低加工时模具表面的被加热温度,提高其高温耐磨性能和抵抗热疲劳裂纹的萌生和扩展能力,提高其使用寿命。
 但是,目前模具钢生成工艺中制备得到的模具钢品种都未能充分考虑其热传导物理性能,因此,现有模具钢制成的模具在热传导性方面存在有待提升的空间;通过改善模具钢的热传导性能,有助于提升模具的使用寿命。


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