一种用于高温疲劳性能检测的模具材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103074523A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103074523103074523A(43)申请公布日2013.05.01(21)申请号201310037262.0(22)申请日2013.01.31(71)申请人安徽工业大学地址243032安徽省马鞍山市雨山区马向路安徽工业大学（东校区）(72)发明人隋凤利徐丽霞朱国辉陈其伟(74)专利代理机构南京知识律师事务所32207代理人蒋海军(51)Int.Cl.C22C19/03(2006.01)C22F1/10(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书5页说明书5页附图2页附图2页(54)发明名称一种用于高温疲劳性能检测的模具材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种用于高温疲劳性能检测的模具材料及其制备方法，属于高强度钢棒、板的高温疲劳性能检测技术领域。该用于高温疲劳性能检测的模具材料，其组成元素及重量百分比为：Ni：40~60%；Nb：4~6%；Ti：0.8~1.2%；C≤0.1%；其余为Fe。该模具材料的制备方法，其步骤为：A)真空感应炉炼：将原材料按照比例进行真空感应炉炼，制得钢锭；B)将钢锭在加热炉中扩散处理；C)将钢锭加热，锻造；D)将锻后的钢坯进行保温处理。通过控制晶粒尺寸达到获得等强温度以上的粗晶强化的目的。其不但成本低，而且还提升了高温疲劳实验中的实验温度，扩大了高温疲劳实验应用温度范围，增加了检测钢种。CN103074523ACN1037452ACN103074523A权利要求书1/1页1.一种用于高温疲劳性能检测的模具材料，其特征在于，其组成元素及重量百分比为：Ni：40~60%；Nb：4~6%；Ti：0.8~1.2%；C≤0.1%；其余为Fe。2.根据权利要求1所述的一种用于高温疲劳性能检测的模具材料，其特征在于，其组成元素及重量百分比为：Ni：50%；Nb：5%；Ti：1.0%；C≤0.1%；其余为Fe。3.一种用于高温疲劳性能检测的模具材料的制备方法，其步骤为：A)真空感应炉炼：将原材料Ni、Cr、Ti、Nb、Fe按照权利要求1的比例进行真空感应炉炼，制得钢锭；B)将钢锭在1180-1200℃的加热炉中扩散处理，使得钢锭达到成分均匀化，然后空冷；C)将钢锭加热到1100-1120℃，锻造，锻后空冷；D)将锻后的钢锭在1090-1110℃下进行保温处理，得到3~5级晶粒。4.根据权利要求3所述的一种用于高温疲劳性能检测的模具材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤B)中的扩散处理时间为t，步骤A)钢锭为圆柱型，半径为r，所述的t与r的关系为：t=-87.373+0.627r其中，r为钢锭半径，单位为mm，当钢锭的长度小于钢锭的半径时，r为钢锭长度的1/2；t为扩散时间，单位为h。5.根据权利要求3所述的一种用于高温疲劳性能检测的模具材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤D)中的保温时间由晶粒尺寸决定，其关系为：其中：d为最终晶粒尺寸，单位为；d0为经过步骤C)锻后的原始晶粒尺寸，单位为；t1为保温时间，单位为min；R为气体常数，数值为8.314。6.根据权利要求3-5中任意一项所述的一种用于高温疲劳性能检测的模具材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤A)中钢锭的半径r小于等于140mm时不需要步骤B)中的扩散处理。2CN103074523A说明书1/5页一种用于高温疲劳性能检测的模具材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于高强度钢棒、板的高温疲劳性能检测技术领域，具体的说，涉及一种能在较高的温度范围(500~1000℃)具有较好的高温性能，能够用于对各种高强度钢棒、板的高温疲劳性能进行检测的试验模具的材料及该材料的制备方法。背景技术[0002]大多数工程零部件在使用中通常承受交变动载荷的作用，即载荷的大小或方向随时间而变化。这些交变载荷会使工程材料发生疲劳破坏，即使载荷值低于材料的屈服强度，载荷的反复变化也会使材料产生循环塑性变形而引起裂纹的萌生、扩展，并最终断裂。随着现有技术对金属材料的应用要求的提高，其使用的温度也日益提高，如航天火箭的发动机用高温合金所承受温度可达800℃[庄景云,杜金辉,邓群,曲敬龙,吕旭东.变形高温合金GH4169.北京:冶金工业出版社,2006:1-3]；汽车排气系统用铁素体不锈钢所承受温度通常在850℃甚至900℃以上[王伟明,李鑫,毕洪运,方徽源.汽车排气系统高温端用B441铁素体不锈钢研制.2012,(2):42-45.]，对材料在使用温度下的高温疲劳性能有着严格要求，同时对用于高温疲劳检测的试验模具也提出了较高的高温强度和抗缺口敏感性(注：模具加工过程难免存在尖角，晶粒粗化后，晶界面积减小，晶界处杂质相对集中，导致实验过程