專利名稱：金屬材料及其成型方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬材料及其成型方法，特別是一種抗沖擊抗磨的成型金屬材料及其成型方法。
背景技術：
金屬材料的應用范圍極為廣泛，其中汽車制造中所用的金屬材料非常多，汽車給人們帶來了很大的方便，但是與此同時也帶來了一些不足，從汽車誕生以來，開發人員注重車速及外觀，卻忽視了汽車給人們帶來了安全隱患，如撞車等交通事故，使汽車受到不同程度的損毀、人員受到傷亡，這其中金屬材料的強度和抗沖擊不夠是一大因素。金屬模具在工業上常用，現有技術的模具制造方法是采用數控機床進行加工，要經過下料、鍛坯、退火、初加工、精加工、淬火、回火、打磨、修模等十幾道工序完成，其中后工序的淬火工藝要求嚴格， 其報廢率也較大，如摩托車壓鑄模具30萬元/套，制造需要三個月時間，又如汽車壓鑄模具 120萬元/套，制造要一年時間才能夠完成，如果在最后的淬火工藝出現問題，如淬火溫度控制不好模具硬度達不到要求，或淬裂導致報廢，則損失重大。

發明內容
本發明的目的是提供一種金屬材料及其成型方法，要解決的技術問題是提高金屬材料成型后的抗沖擊和抗磨能力，降低制造成本。本發明采用以下技術方案一種金屬材料，所述金屬材料由以下質量百分比的材料組成0. 5-2. 1 % 的 C，0. 2-0. 9 % 的 Si，0. 69-3. 3 % 的 Μη,Ο. 015-0. 05 % 的 S, 0. 015-0. 05 % 的 Ρ，0· 8-4. 6 % 的 Cr,0. 6-3. 8 % 的 ff,0. 6-6 % 的 Ni，0. 69-1. 5 % 的 Mo, 0. 05-0. 8%的 Co，0. 3-2. 8%的 Cu，其余為 Fe。一種金屬材料，所述金屬材料以下質量百分比的材料組成0. 6-1. 3 %的C， 0. 3-0. 8 % 的 Si，0. 6-15 % 的 Μη,Ο. 02-0. 06 % 的 S，0. 015-0. 05 % 的 Ρ，0· 8-4. 8 % 的 Cr, 0. 8-4. 8% 的 W，2-8% 的 Ni，0. 8-1. 5% 的 Mo，0. 05-0. 3% 的 Ti，1-3. 8% 的 Cu，其余為 Fe。一種金屬材料，所述金屬材料由以下質量百分比的材料組成1. 3-3. 8%的C， 0. 3-0. 6 % 的 Si，0. 3-0. 6 % 的 Μη,Ο. 015—0. 03 % 的 S，0. 015—0. 03 % 的 P, 2-6. 8 % 的 Cr, 2-8% 的 W，6-14% 的 Ni，1-2. 8% 的 Mo，0. 1-0. 6% 的 Co，3-6% 的 Cu，0. 2-0. 的 Nb，其余為Fe。—種金屬材料的成型方法，包括以下步驟一、將金屬材料按亞或過共析鋼的熔化期到還原期工藝處理；所述金屬材料由以下質量百分比的材料組成0. 5-2. 的C， 0. 2-0. 9%的 Si，0. 69-3. 3%的 Μη，0· 015-0. 05%的 S，0. 015-0. 05%的 Ρ，0· 8-4. 6%的 Cr, 0. 6-3. 8%的 W，0. 6-6%的 Ni，0. 69-1. 5%的 Μο，0· 05-0. 8%的 Co，0. 3-2. 8%的 Cu，其余為 Fe ；二、在1550-1620°C的溫度下進行澆注；三、金屬型軋坯模內冷卻，在980_1030°C脫模放入保溫介質內或保溫箱體內冷卻至室溫；四、560-600°C回火。本發明的方法澆注溫度為1550-1560°C。
一種金屬材料的成型方法，包括以下步驟一、將金屬材料按亞或過共析鋼的熔化期到還原期工藝處理；所述金屬材料以下質量百分比的材料組成0. 6-1. 3%的C， 0. 3-0. 8 % 的 Si，0. 6-15 % 的 Μη,Ο. 02-0. 06 % 的 S，0. 015-0. 05 % 的 Ρ，0· 8-4. 8 % 的 Cr, 0. 8-4. 8% 的 W，2-8% 的 Ni，0. 8-1. 5% 的 Mo，0. 05-0. 3 % 的 Ti，1-3. 8% 的 Cu，其余為 Fe ； 二、在1550-1620°C的溫度下進行澆注；三、金屬型軋坯模內冷卻，在980-1030°C脫模放入保溫介質內或保溫箱體內冷卻至室溫；四、560-600°C回火。本發明的方法澆注溫度為1550-1560°c。一種金屬材料的成型方法，包括以下步驟一、將金屬材料按亞或過共析鋼的熔化期到還原期工藝處理；所述金屬材料由以下質量百分比的材料組成1. 3-3. 8%的C， 0. 3-0. 6 % 的 Si，0. 3-0. 6 % 的 Μη,Ο. 015—0. 03 % 的 S，0. 015—0. 03 % 的 P, 2-6. 8 % 的 Cr, 2-8% 的 W，6-14% 的 Ni，1-2. 8% 的 Mo，0. 1-0. 6% 的 Co，3-6% 的 Cu，0. 2-0. 的 Nb，其余為狗；二、在1550-1620°C的溫度下進行澆注；三、金屬型軋坯模內冷卻，在980-1030°C脫模放入保溫介質內或保溫箱體內冷卻至室溫；四、560-600°C回火。本發明的方法澆注溫度為1550_1560°C。本發明與現有技術相比，金屬材料采用錳系、鉻系、鎢系、鎳系及銅系為主輔料，其余為鐵，一次鑄造成型，不需要淬火或氮化，提高抗磨能力及抗沖擊能力，同時節省金屬零件或模具的機械加工時間，降低制造成本。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步詳細說明。本發明的金屬材料由以下質量百分比的材料組成0.5-2. 1^^^(:,0.2-0.9^^3 Si，0. 69-3. 3% 的 Μη,Ο. 015-0. 05% 的 S，0. 015-0. 05% 的 Ρ，0· 8-4. 6% ^ Cr,0. 6-3. 8% ^ ff,0. 6-6%的 Ni，0· 69-1. 5%的 Mo，0· 05-0. 8%的 Co，0. 3-2. 8%的 Cu，其余為 Fe。本發明的金屬材料由另一種質量百分比的材料組成0. 6-1. 3%的C，0. 3-0.8% 的 Si，6-15% 的 Μη,Ο. 02-0. 06% 的 S，0. 015-0. 05% 的 Ρ，0· 8-4. 8% ^ Cr,0. 8-4. 8% ^ W, 2-8%的 Ni，0. 8-1. 5%的 Mo，0· 05-0. 3%的 Ti, 1-3. 8%的 Cu，其余為 Fe。本發明的金屬材料由另一種質量百分比的材料組成1. 3-3. 8 %的C，0. 3-0. 6 % 的 Si，0. 3-0. 6 % ^ Μη,Ο. 015-0. 03 % 的 S，0. 015-0. 03 % 的 P，2-6. 8% 的 Cr, 2-8% ^ W, 6-14% 的 Ni，1-2. 8% 的 Mo，0. 1-0. 6% 的 Co，3-6% 的 Cu，0. 2-0. 的 Nb，其余為 Fe。本發明的金屬材料的成型方法，包括以下步驟一、將金屬材料按亞共析鋼或過共析鋼的熔化期到還原期工藝處理。金屬材料由以下質量百分比的材料組成0. 5-2. 1 %的C，0. 2-0. 9 %的Si， 0. 69-3. 3 % 的 Mn, 0. 015-0. 05 % 的 S, 0. 015-0. 05 % 的 P, 0. 8-4. 6 % 的 Cr, 0. 6-3. 8 % 的 W， 0. 6-6%的 Ni，0. 69-1. 5%的 Μο，0· 05-0. 8%的 Co，0. 3-2. 8%的 Cu，其余為 Fe。 或金屬材料由以下質量百分比的材料組成0. 6-1. 3 %的C，0. 3-0. 8 %的Si， 6-15% 的Mn，0. 02-0. 06%的5，0· 015-0. 05%的卩，0· 8-4. 8% 的 Cr，0. 8-4. 8% 的 W，2-8% 的 Ni，0. 8-1. 5%的 Μο，0· 05-0. 3%的 Ti，1-3. 8%的 Cu，其余為 Fe。 或金屬材料以下質量百分比的材料組成1. 3-3.8%的C，0.3-0.6%的Si， 0. 3-0. 6% 的 Μη，0· 015-0. 03% 的 S，0. 015-0. 03% 的 P，2-6. 8% 的 Cr，2-8% 的 W，6-14% 的Ni, 1-2. 8% 的 Mo，0. 1-0. 6% 的 Co，3-6% 的 Cu，0. 2-0. 的 Nb，其余為 Fe。二、在1550_1620°C的溫度下進行澆注，較好的澆注溫度在1550_1560°C范圍。三、金屬型軋坯模內冷卻至固溶體后，在980-1030°C脫模放入保溫介質內如干石灰粉內，或保溫箱體如不加熱的箱式電阻爐內或井式電阻爐內，冷卻至室溫，防止鑄件過快冷卻。四、加熱到960-1000°C軋制，目的為將鑄造成型的工件加工到設計的尺寸，去掉鑄
造后的飛皮。五、560_600°C回火，提高硬度，消除鑄造應力。本發明的方法制備成型的金屬零件或模具的顯微組織參照GB/T13^8_1991金屬顯微組織檢驗方法實驗，硬度參照GB/T4340. 1-1992金屬硬度試驗。本發明的方法成型的金屬零件或模具硬度較高，不需要淬火或氮化處理來增加硬度，機理是當金屬材料熔煉后從液體向固溶體轉變，合金結構中的重要相結構為以固溶體為基的多相合金，各有一個實際相變溫度與之對應，通常是在A” A3和A。m三個理論金屬相變溫度之間(A1為共析轉變臨界點，A3為奧氏體到鐵素體的轉變臨界點，A。m為滲碳體在奧氏體中的溶解度線或臨界點)，當高溫的液態金屬液體向固溶體轉變時，由于各個金屬相急冷的作用使成型的金屬件快速冷卻，同時存在少量殘余奧氏體，通過560-600°C回火，殘余奧氏體逐步轉變為索氏體或屈氏體，所以硬度提高RHClO度左右，實現自硬。實施例1，制做防撞、防碰及防翻經濟型汽車板材或汽車覆蓋件，金屬材料由以下質量百分比的材料組成0. 49 %的C，0. 2 %的Si，0. 69的Mn，0.015%的S，0. 015 %的P， 0. 8%的 Cr,0. 8%的 W，0. 6%的 Ni，0. 69%的 Mo，0. 05%的 Co，0. 3%的 Cu，其余為 Fe。成型工藝一、上述各金屬按亞共析鋼的熔化期到還原期工藝處理；二、在 1550-1560°C的溫度下進行澆注；三、金屬型軋坯模內冷卻至1000°C出模放入干石灰粉內冷卻至常溫；四、加熱到980°C軋制汽車板材，可連鑄連軋，或加熱到960°C軋制汽車覆蓋件；五、560°C回火。實施例2，制做鋁型材擠壓模，金屬材料由以下質量百分比的材料組成1. 3的C， 0. 4% 的 Si，1. 2 的 Μη，0. 022% 的 S，0. 021% 的 P，2. 3% 的 Cr，2. 6% 的 W，3. 6% 的 Ni，1. 5% 的 Mo，0. 4%的 Co，l. 5%的 Cu，其余為 Fe。成型工藝一、上述各金屬按過共析鋼的熔化期到還原期工藝處理；二、在 1550-1560°C的溫度下進行澆注；三、金屬鑄造一次成型；四、980°C脫模放置干石灰粉內或電阻爐內冷卻至室溫；五、鑄模坯580°C回火消除鑄造應力。實施例3，制做防撞、防碰及防翻中級型汽車板材或汽車覆蓋件，金屬材料由以下質量百分比的材料組成2. 的C，0. 85%的Si，3. 3的Μη，0· 05%的S，0. 05%的P，4. 6% 的 Cr，3. 8% 的 W，6% 的 Ni，l. 5% 的 Mo，0. 8% 的 Co，2. 8% 的 Cu，其余為 Fe。成型工藝一、上述各金屬按過共析鋼的熔化期到還原期工藝處理；二、在 1540-1550°C的溫度下進行澆注；三、金屬型軋坯模內冷卻1000°C出模放置干石灰粉內冷卻至常溫；四、加熱1000°C軋制汽車板材，可連鑄連軋，或加熱970°C軋制汽車覆蓋件；五、 580 °C回火。實施例4，制做防撞、防碰及防翻經濟型汽車板材或汽車覆蓋件，金屬材料由以下質量百分比的材料組成0. 6%的C，0. 3%的Si，0. 6%的Mn，0. 02%的S，0.015%的P，0. 8%的 Cr,0. 8%的 W，2%的 Ni，0. 8%的 Μο，0· 05%的 Ti，l%的 Cu，其余為 Fe。成型工藝一、上述各金屬按亞共析鋼的熔化期到還原期工藝處理；二、在 1550-1560°C的溫度下進行澆注；三、金屬型軋坯模內冷卻1000°C出模放入電阻爐內或干石灰粉內保溫至常溫；四、加熱980°C軋制汽車板材，可連鑄連軋，或加熱到980°C軋制汽車覆蓋件；五、580°C回火。實施例5，制做中級壓鑄模或中級鋁型材擠壓模，金屬材料由以下質量百分比的材料組成0. 85% 的 C，0. 5% 的 Si，0. 5% 的Μη，0· 04% 的 S，0. 03% 的 P，3% 的 Cr，3% 的 W，4% 的 Ni，l. 3%的 Mo，0. 2%的 Ti，l. 5%的 Cu，其余為 Fe。成型工藝一、上述各金屬按過共析鋼的熔化期到還原期工藝處理；二、在 1540-1550°C的溫度下進行澆注；三、金屬型鑄造一次成型980°C脫模放入電阻爐內爐冷至常溫；四、鑄模坯580°C回火消除鑄造應力。實施例6，制做高級壓鑄模具或軋鋼軋輥，金屬材料由以下質量百分比的材料組成1. 3 % 的 C，0. 8 % 的 Si，15 % 的 Mn, 0. 06 % 的 S, 0. 05 % 的 P，4. 8 % 的 Cr, 4. 8 % 的 W，8 % 的 Ni，l. 5% 的 Mo，0. 3% 的 Ti，3. 8% 的 Cu，其余為 Fe。成型工藝一、上述各金屬按過共析鋼的熔化期到還原期工藝處理；二、在 1550-1570°C的溫度下進行澆注；三、金屬型鑄造一次成型冷卻，四、980°C脫模放入電阻爐內或干石灰粉內冷卻至常溫；五、軋輥580°C回火消除鑄造應力。實施例7，制做鋁型材擠壓模或高級經濟型汽車板材，金屬材料由以下質量百分比的材料組成1. 3 % 的 C，0. 3 % 的 Si，0. 3 % 的 Mn，0. 015 % 的 S，0. 015 % 的 P，2 % 的 Cr，2 % 的 W，6% 的 Ni，1 % 的 Mo，0. 1 % 的 Co, 3% ^ Cu, 0. 2% 的 Nb，其余為 Fe。成型工藝一、上述各金屬按過共析鋼的熔化期到還原期工藝處理；二、在 1610-1620°C的溫度下進行澆注；三、金屬型鑄造一次成型冷卻；四、980°C脫模放入電阻爐內或干石灰粉內冷卻至常溫；五、模具坯580°C回火消除鑄造應力。實施例8，制做高級汽車冷熱沖壓模具及壓鑄模具、高級軋輥，金屬材料由以下質量百分比的材料組成1. 6 %的C，0. 4%的Si，0. 4%的Mn，0. 02 %的S，0. 02 %的P，4. 8 %的 Cr，5% 的 W，8. 5% 的 Ni，l. 9% 的 Μο，0· 5% 的 Co, 3. 9% 的 Cu，0. 3% 的 Nb，其余為 Fe。成型工藝一、上述各金屬按過共析鋼的熔化期到還原期工藝處理；二、在 1610-1620°C的溫度條件下進行澆注；三、金屬型鑄造一次成型冷卻；四、1030°C脫模放入電阻爐內或干石灰粉內冷卻至常溫；五、模具坯580°C回火消除鑄造應力。實施例9，制做防撞、防碰、防翻及防彈四防汽車板材或汽車覆蓋件，金屬材料由以下質量百分比的材料組成3. 8 %的C，0. 6 %的Si，0. 6 %的Mn，0. 03 %的S，0. 03 %的P， 6. 8% 的 Cr，8% 的 W，14% 的 Ni，2. 8% 的 Μο，0· 6% 的 Co，6% 的 Cu，0. 的 Nb，其余為 Fe。成型工藝一、上述各金屬按過共析鋼的熔化期到還原期工藝處理；二、在 1630-1640°C的溫度下進行澆注；三、金屬型軋坯模內冷卻1000°C脫模放入電阻爐內或干石灰粉內冷卻至常溫；四、加熱到1050°C軋制汽車板材，可連鑄連軋，或加熱到1030°C軋制汽車覆蓋件；五、600°C回火。對實施例5的試樣進行測試，試驗、檢測設備采用Beuhler切割、鑲嵌和自動磨拋制樣設備，布洛維硬度計，Nikon Ept300金相顯微鏡，島津拉伸實驗機。檢測結果
1、硬度試樣金屬材料經580°C回火后的硬度為表面硬度40，40，41，40HRC。2、拉伸試驗的結果結果見表1 ；抗拉強度為1142N/mm2，延伸率0. 72%。表1拉伸試驗結果
權利要求
1.一種金屬材料，其特征在于所述金屬材料由以下質量百分比的材料組成0. 5-2. 1 % 的 C，0. 2-0. 9 % ^ Si，0. 69-3. 3 % 的 Μη,Ο. 015-0. 05 % 的 S，0. 015-0. 05% 的 P, 0. 8-4. 6 % 的 Cr, 0. 6-3. 8 % 的 W，0. 6-6 % 的 Ni，0. 69-1. 5 % 的 Mo，0. 05-0. 8 % 的 Co， 0. 3-2. 8%的 Cu，其余為 Fe。
2.一種金屬材料，其特征在于所述金屬材料以下質量百分比的材料組成0.6-1. 3%的 C，0. 3-0. 8%的 Si，0. 6-15%的 Mn，0. 02-0. 06%的 S，0. 015-0. 05%的 P, 0. 8-4. 8% 的 Cr,0. 8-4. 8% 的 W，2-8% 的 Ni，0. 8-1. 5% 的 Μο，0· 05-0. 3% 的 Ti, 1-3. 8% 的 Cu，其余為狗。
3.一種金屬材料，其特征在于所述金屬材料由以下質量百分比的材料組成1.3-3. 8 % 的 C，0. 3-0. 6 % 的 Si，0. 3-0. 6 % 的 Μη,Ο. 015—0. 03 % 的 S，0. 015—0. 03 % 的 P，2-6. 8 % 的 Cr，2-8 % 的 W，6-14 % 的 Ni，1-2. 8 % 的 Mo，0. 1-0. 6 % 的 Co，3-6 % 的 Cu， 0. 2-0. 35%的 Nb，其余為 Fe。
4.一種金屬材料的成型方法，包括以下步驟一、將金屬材料按亞或過共析鋼的熔化期到還原期工藝處理；所述金屬材料由以下質量百分比的材料組成0. 5-2. 1 % 的 C，0. 2-0. 9 % 的 Si，0. 69-3. 3 % 的 Mn, 0. 015-0. 05 % 的 S, 0. 015-0. 05 % 的 P, 0. 8-4. 6 % 的 Cr, 0. 6-3. 8 % 的 W，0. 6-6 % 的 Ni，0. 69-1. 5 % 的 Mo，0. 05-0. 8 % 的 Co， 0. 3-2. 8%的Cu，其余為！^ ；二、在1550-1620°C的溫度下進行澆注；三、金屬型軋坯模內冷卻，在980-1030°C脫模放入保溫介質內或保溫箱體內冷卻至室溫；四、560-600°C回火。
5.根據權利要求4所述的金屬材料的成型方法，其特征在于所述澆注溫度為 1550-1560°C。
6.一種金屬材料的成型方法，包括以下步驟一、將金屬材料按亞或過共析鋼的熔化期到還原期工藝處理；所述金屬材料以下質量百分比的材料組成0.6-1. 3%的 C，0. 3-0. 8%的 Si，0. 6-15%的 Μη,Ο. 02-0. 06%的 S，0. 015-0. 05%的 P, 0. 8-4. 8 % ^ Cr,0. 8-4. 8 % 的 W，2-8 % 的 Ni，0. 8-1. 5% 的 Μο,Ο. 05-0. 3 % 的 Ti, 1-3. 8 % 的Cu，其余為!^e ；二、在1550-1620°C的溫度下進行澆注；三、金屬型軋坯模內冷卻，在 980-1030V脫模放入保溫介質內或保溫箱體內冷卻至室溫；四、560-600°C回火。
7.根據權利要求6所述的金屬材料的成型方法，其特征在于所述澆注溫度為 1550-1560°C。
8.一種金屬材料的成型方法，包括以下步驟一、將金屬材料按亞或過共析鋼的熔化期到還原期工藝處理；所述金屬材料由以下質量百分比的材料組成1.3-3. 8 % 的 C，0. 3-0. 6 % 的 Si，0. 3-0. 6 % 的 Μη,Ο. 015—0. 03 % 的 S，0. 015—0. 03 % 的 P，2-6. 8 % 的 Cr，2-8 % 的 W，6-14 % 的 Ni，1-2. 8 % 的 Mo，0. 1-0. 6 % 的 Co，3-6 % 的 Cu， 0. 2-0. 35%的Nb，其余為！^ ；二、在1550-1620°C的溫度下進行澆注；三、金屬型軋坯模內冷卻，在980-1030°C脫模放入保溫介質內或保溫箱體內冷卻至室溫；四、560-600°C回火。
9.根據權利要求8所述的金屬材料的成型方法，其特征在于所述澆注溫度為 1550-1560°C。
全文摘要
本發明公開了一種金屬材料及其成型方法，要解決的技術問題是提高金屬材料的抗沖擊和抗磨能力，降低成本。本發明的金屬材料由以下質量百分比的材料組成0.5-2.1％C，0.2-0.9％Si，0.69-3.3％Mn，0.015-0.05％S，0.015-0.05％P，0.8-4.6％Cr，0.6-3.8％W，0.6-6％Ni，0.69-1.5％Mo，0.05-0.8％Co，0.3-2.8％Cu，其余為Fe。成型為澆注，脫模放入保溫介質內或保溫箱體內冷卻至室溫，回火。本發明與現有技術相比，金屬材料一次鑄造成型，不需要淬火或氮化，提高抗磨能力及抗沖擊能力，節省金屬零件或模具的機械加工時間，降低制造成本。
文檔編號C22C38/50GK102260828SQ20111020349
公開日2011年11月30日 申請日期2011年7月20日 優先權日2011年7月20日
發明者羅明科 申請人:羅明科