汽車用高性能熱作模具材料及表面復合強化技術

成果簡介：

近幾年來,中國的轎車市場每年新增的車型不下百款, 由于汽車大部分零部件是由模具制造成型的，僅每年新開模具就超過100億元，因此提高模具制造質量及壽命對汽車產品質量和汽車行業的發展至關重要，具有極大的經濟效益和社會效益。

本成果借助大型熱力學和動力學計算軟件Thermo-calc&Dictra，在H13鋼基礎通過優化合金成分并添加微量的鈮，在保持H13鋼原有優異性能的前提下，改善H13鋼的熱疲勞性能，從而出開發一種新型的汽車用熱作模具鋼HG1鋼。同時結合表面處理新工藝，將新材料應用在汽車發動機氣門成型模具和汽車方向機凸輪軸成型模具，顯著提高其使用壽命。該鋼種主要應用在有色金屬壓鑄模、熱擠壓模和小型熱鍛模，用于取代H13鋼和3Cr2W8V鋼

本成果經湖北省科技廳2007鑒定，結論為國內矚目水平。

主要技術指標：

（1）HG1鋼在相同實驗條件下具有比H13鋼和3Cr2W8V鋼更優異的熱疲勞抗力；并且熱疲勞過程中M23C6碳化物的粗化速率明顯降低；

（2）HG1鋼回火穩定性和熱穩定性較H13鋼好?；鼗饻囟鹊陀?00℃時HG1鋼的硬度與H13鋼相當。當回火溫度超過600℃以后，HG1鋼硬度始終高于H13鋼；在650℃硬度仍保持硬度在45HRC以上。在700℃下回火24h后，硬度仍在28~30HRC。

成功案例：

（1）項目組提供材料和表面處理工藝在三環氣門鍛模上進行試驗，氣門材料分別為23－8N高溫合金，氣門鍛模的平均壽命提高了160~180%。

（2）調整氣門模具材料和熱處理工藝，并采用等離子滲氮進行表面強化進行了批量生產后，使用新材料并調整模具淬、回工藝，結合表面處理工藝，在東鑫氣門制造廠制造21－4N氣門模具8副，其壽命顯著提高，約為原來的2倍。

（3）項目組提供新材料為湖北三環汽車方向機有限公司制造了4副方向機擠壓模具，其模具壽命均超過1500件，達2100件，壽命顯著提高。