專利名稱：合金鋼復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬?gòu)?fù)合材料，尤其涉及一種由兩種合金鋼復(fù)合而成的材料，及
其該復(fù)合材料的制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
模具是重要的成形加工裝備，模具成形具有高效性、高精度、高一致性和低消耗等 特點(diǎn)，是其它加工方法所不可比擬的。在機(jī)械、電子、輕工、汽車、建筑和航空航天等工業(yè)領(lǐng) 域里，有60% _90%產(chǎn)品零件、組件和部件是利用模具生產(chǎn)加工的。當(dāng)今，"模具就是產(chǎn)品質(zhì) 量"，"模具就是經(jīng)濟(jì)效益"的觀念，已被越來(lái)越多的人所認(rèn)識(shí)和接受。 釩與碳能形成釩碳碳化物，具有極高的硬度，賦予合金更強(qiáng)的耐磨性和耐沖擊性。 在名稱為一種低碳低合金鋼的中國(guó)專利申請(qǐng)中(02113061. 2)，涉及的高釩高耐磨合金的
成分重量百分?jǐn)?shù)是C :2. 0-3. 2 ;Si :1. 0-1. 5 ;Cr :7. 0-12. 0 ;Mn :0. 8-1. 2 ;V :8. 0-15. 0 ;S :
《0. 05 ;Mo :0. 8-1. 5 ;P :《0. 07 ;其余是Fe和雜質(zhì)。 模具的使用壽命是保證模具高效性、高質(zhì)量性的關(guān)鍵。沖壓模具的失效形式主要
是磨損，因此，在保證模具強(qiáng)韌性的基礎(chǔ)上，如何提高模具的硬度、耐磨性成了研究者不斷 追求的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種合金鋼復(fù)合材料，使用兩種不同特性的合金鋼，增
強(qiáng)復(fù)合材料的硬度和耐磨性。 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種合金鋼復(fù)合材料的制備方法。 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于模具的高硬度和高耐磨性的合金鋼復(fù)合材料。 本發(fā)明所述的一種合金鋼復(fù)合材料，包括鐵釩(Fe-V)合金鋼和中碳合金鋼。以鐵 釩合金鋼為覆層，覆蓋于以中碳合金鋼為材質(zhì)的基體上。 優(yōu)選的，所述的鐵釩合金鋼為高釩鐵釩合金鋼，其中元素V的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量
為5. 80-6. 00，其它化學(xué)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))為C :0. 08-0. 10 ;Si :0. 030-0. 034 ;Cr :
0. 010-0. 015 ;Mn :0. 20-0. 25 ;V :5. 80-6. 00 ;S :《0. 01 ;P :《0. 008 ;其余是Fe和雜質(zhì)；所
述中碳合金鋼為40CrMnMo，其的化學(xué)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))為:C :0. 37-0. 45 ;Si :0. 17-0. 37 ;
Mn :0. 90-1. 20 ;Mo :0. 20-0. 30 ;Cr :0. 90-1. 20 ;硬度HB 285-341。 優(yōu)選的，所述的鐵釩合金鋼為滲碳鐵釩合金鋼，其釩元素優(yōu)選6. 0wt% 。 本發(fā)明所述的合金鋼復(fù)合材料，其制備方法如下 1)鐵釩合金鋼經(jīng)冶煉和鍛造后，最終軋制成厚度為0. 83-0. 85mm的板材； 2)將步驟1)得到的板材置于氣體滲碳爐，在915-92(TC下，滲碳4小時(shí)，滲碳碳勢(shì)
為1. 05-1. 15% C，之后迅速空氣冷卻; 3)將步驟2)所得的高釩滲碳鐵釩合金鋼覆于厚度為100-120mm的供應(yīng)態(tài)40CrMnMo中碳合金鋼，并焊接；4)焊接后，在溫度為1100-1120。C，保溫10min，軋制的壓下量為4. 5-5. 5mm ;
5)之后，再在溫度為1100-1120。C，保溫30min，軋制的壓下量為4.5-5.5mm，軋制 后空氣冷卻；6)最后，先經(jīng)840-850。C油中淬火后，再經(jīng)190-200。C回火2h。 當(dāng)本發(fā)明所述的合金鋼復(fù)合材料，其制備方法各參數(shù)之間具有一定的關(guān)聯(lián)性，當(dāng)
采用如下方法制得的復(fù)合材料的耐磨性和硬度達(dá)到理想要求，步驟如下 1)鐵釩合金鋼經(jīng)冶煉和鍛造后，最終軋制成厚度為0. 83-0. 85mm的板材； 2)將步驟l)得到的板材置于氣體滲碳爐，在92(TC下，滲碳4小時(shí)，滲碳碳勢(shì)為
1. 1% C，之后迅速空氣冷卻； 3)將步驟2)所得的高釩滲碳鐵釩合金鋼覆于厚度為100-120mm的供應(yīng)態(tài) 40CrMnMo中碳合金鋼，并焊接； 4)焊接后，在溫度為IIO(TC，保溫10min，軋制的壓下量為5mm ; 5)之后，再在溫度為IIO(TC，保溫30min，軋制的壓下量為5mm，軋制后空氣冷卻； 6)最后，先經(jīng)85(TC油中淬火后，再經(jīng)20(TC回火2h。 由上述方法制得的合金鋼復(fù)合材料的表面Fe-V合金硬度為HRC65以上，中碳合金 鋼的硬度為HRC55左右，作為模具的材料使用具有很強(qiáng)的耐磨性和很高的硬度，使用壽命 是常規(guī)冷作模具鋼(Crl2)的2倍以上。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的有益效果 本發(fā)明以滲碳高釩的Fe-V合金為覆層，利用組織中大量的細(xì)小均勻碳化物提高 覆層的硬度和耐磨性，再以中碳合金鋼為基體，即保證材料基體的強(qiáng)度，又使材料具有韌 性。尤其是經(jīng)后續(xù)熱處理的復(fù)合模具材料的覆層Fe-V合金的硬度為HRC65以上，中碳合金 鋼的硬度為HRC55左右。經(jīng)反復(fù)多次的研究和實(shí)踐證明，該材料的使用壽命是常規(guī)冷作模 具鋼(Crl2)的2倍以上，具有很好的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式以下詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明實(shí)施例僅供說(shuō)明具體方法，該方法的其
規(guī)模不受實(shí)施例的限制。 實(shí)施例 將釩含量為6. Owt^的鐵釩合金鋼經(jīng)冶煉和鍛造后，最終軋制成厚度為0. 8mm的 板材。然后將板材置于氣體滲碳爐，在92(TC下，滲碳4小時(shí)，滲碳碳勢(shì)為1. 1XC，之后迅速 空氣冷卻。接著將所得的高釩滲碳鐵釩合金鋼覆于厚度為100mm的供應(yīng)態(tài)40CrMnMo中碳 合金鋼上，并焊接。焊接后，在溫度為110(TC，保溫10min，軋制的壓下量為5mm。之后，再在 溫度為110(TC，保溫30min，軋制的壓下量為5mm，軋制后空氣冷卻。最后，先經(jīng)85(TC油中 淬火，再經(jīng)200。C回火2h。 經(jīng)測(cè)定，復(fù)合模具材料的覆層Fe-V合金的硬度為HRC65以上，中碳合金鋼的硬 度為HRC55左右。經(jīng)反復(fù)多次的研究和實(shí)踐證明，該材料的使用壽命是常規(guī)冷作模具鋼 (Crl2)的2倍以上。
權(quán)利要求
一種合金鋼復(fù)合材料，包括鐵釩合金鋼和中碳合金鋼，其中鐵釩合金鋼為覆層，覆蓋于以中碳合金鋼為材質(zhì)的基體上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金鋼復(fù)合材料，其特征是所述的鐵釩合金鋼的釩含量為6. 0wt%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金鋼復(fù)合材料，其特征是所述的鐵釩合金鋼是滲碳鐵釩合金鋼。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金鋼復(fù)合材料，其特征是所述的中碳合金鋼為40CrMnMo。
5. —種合金鋼復(fù)合材料的制備方法，其步驟如下1) 鐵釩合金鋼經(jīng)冶煉和鍛造后，最終軋制成厚度為0. 83-0. 85mm的板材；2) 將步驟l)得到的板材置于氣體滲碳爐，在915-92(TC下，滲碳4小時(shí)，滲碳碳勢(shì)為1. 05-1. 15% C，之后迅速空氣冷卻;3) 將步驟2)所得的高釩滲碳鐵釩合金鋼覆于厚度為100-120mm的供應(yīng)態(tài)40CrMnMo中碳合金鋼，并焊接；4) 焊接后，在溫度為1100-1120。C，保溫10min，軋制的壓下量為4. 5-5. 5mm ;5) 之后，再在溫度為1100-112(TC，保溫30min，軋制的壓下量為4. 5_5. 5mm，軋制后空氣冷卻；6) 最后，先經(jīng)840-850。C油中淬火后，再經(jīng)190-200。C回火2h。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的合金鋼復(fù)合材料的制備方法，其特征是所述的鐵釩合金鋼的釩含量為6. Owt%。
7. —種根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的合金鋼復(fù)合材料的制備方法制得的合金鋼復(fù)合材料。
8. —種權(quán)利要求1-4和7之一所述的合金鋼復(fù)合材料，其在模具中的應(yīng)用。
全文摘要
一種合金鋼復(fù)合材料，包括鐵釩合金鋼和中碳合金鋼，其中鐵釩合金鋼為覆層，覆蓋于以中碳合金鋼為材質(zhì)的基體上。高釩的Fe-V合金覆層先經(jīng)滲碳處理，以提高覆層的硬度和耐磨性，再覆于中碳合金鋼基體上，即能保證材料基體的強(qiáng)度，又使材料具有韌性。尤其是經(jīng)后續(xù)熱處理的復(fù)合模具材料的覆層Fe-V合金的硬度為HRC65以上，中碳合金鋼的硬度為HRC55左右。經(jīng)反復(fù)多次的研究和實(shí)踐證明，該材料的使用壽命是常規(guī)冷作模具鋼(Cr12)的2倍以上。
文檔編號(hào)C23C8/22GK101708666SQ20091010227
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者王殿梁 申請(qǐng)人:嘉興學(xué)院