專利名稱：熱作模具鋼碳化物均勻細(xì)?；臒崽幚砉に嚨闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱處理工藝，尤其涉及一種熱作模具鋼的熱處理工藝。
背景技術(shù)：
熱作模具鋼盡管有多種用途，但應(yīng)用面最廣和技術(shù)條件、檢驗方法和熱處理上規(guī)定最為細(xì)致的是以鋁合金壓鑄模具為典型。美國的典型鋼號為H13鋼。北美壓鑄協(xié)會NADCA 于 2006 年公布了《Special Quality Die Steel & Heat Treatment Acceptance Criteria for Die Casting Dies》，并于 2008年又對上述標(biāo)準(zhǔn)作更新，該標(biāo)準(zhǔn)明確地提出了改進(jìn)型模具鋼的具體牌號、技術(shù)條件、檢驗方法和熱處理方法。盡管這些改進(jìn)型模具鋼對鋼材的質(zhì)量要求已比國內(nèi)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)提高了許多，但在鋼的帶狀偏析上和碳化物的均勻細(xì)?；先源嬖谝欢ǖ膯栴}。改進(jìn)型熱作模具鋼是在美國H13鋼基礎(chǔ)上發(fā)展而來。國內(nèi)熱作模具鋼4Cr5MoSiVl是以美國的H13鋼為依據(jù)引進(jìn)的。經(jīng)過近30年的發(fā)展和改進(jìn)，生產(chǎn)和熱處理水平有了相當(dāng)?shù)奶岣?，但離上述的改進(jìn)型熱作模具鋼存在很大差距?？s小這種差距勢在必行。提高其碳化物均勻細(xì)粒化是極重要的措施。H13鋼的高溫均勻化處理的球化退火在國內(nèi)有相當(dāng)多的研究工作。唐文軍在《上海金屬》上于2002年(Vol. 24，no. 2，pl4_17)刊文“高溫均勻化對H13鋼強(qiáng)韌性的影響”， 對H13鋼采用擴(kuò)散退火、超細(xì)化處理和軟化處理手段，能消除一次碳化物，改善偏析，使二次碳化物呈球狀均勻分布在鐵素體基體上(如圖1所示)，但其未公開熱處理工藝，也未公開細(xì)化碳化物的尺寸。按公開的顯微組織看，在均勻細(xì)化上仍有差距。2003年鄒安全等在《金屬熱處理》(Vol. 28，no. 8, p34_35)上發(fā)表“等溫球化退火對H13鋼組織和性能的影響”提出，H13鋼的等溫球化退火工藝為(840 890) V X (2^4) h+爐溫至(710 740) 0C X (3、)h，500 ！以下出爐空冷。獲得的組織為球狀珠光體+彌散分布的粒狀碳化物， 硬度為Ο16 220) HB。該文未公開等溫球化退火后的顯微組織，2003年任頌贊等編著的 《鋼鐵金相圖譜》(上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，P198)上公布了 H13鋼的退火組織，見附圖2。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是要提供一種更加合理的熱作模具鋼熱處理工藝，使得處理后的工件碳化物均勻細(xì)?；?，性能更優(yōu)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下
一種熱作模具鋼碳化物均勻細(xì)?；臒崽幚砉に嚕襟E包括
a、第一階段的加熱溫度為1180°C 1210°C，保溫4h、h，然后進(jìn)行爐內(nèi)冷卻至400 0C ^500 °C，出爐空冷；
b、第二階段的加熱溫度常為880°C 910°C，保持501Γ80 h，然后冷卻至400°C 500°C、 并且冷卻速度控制在為10°C /h^20°C /h，再行爐內(nèi)冷卻至室溫。所述熱作模具鋼碳化物均勻細(xì)粒化的熱處理工藝在具有保護(hù)性氣氛的熱處理爐內(nèi)進(jìn)行。第一階段工件隨爐裝料加熱至使大量釩的碳化物VC溶解的奧氏體化溫度以上80 0C ^llO °C，常為1180 °C 1210 °C，保溫4 h 8 h，保溫時間按工件有效厚度4 h/100 mm 計算，然后隨爐冷卻至400 0C ^500 ！以下出爐空冷。工件有效厚度為按照實際工件達(dá)到整體均勻加熱至某溫度時的等效尺寸。第二階段工件隨爐裝料加熱至Acem以下10 °C 40 °C，一般為880 °C 910 °C，保溫50 h 80 h，保溫時間按工件有效厚度4(T50 h/100 mm計算，然后以控制速度冷卻，按 10 0C /h 20 °C/h速度冷卻至400 0C ^500 °C，后再隨爐冷卻至室溫出爐。根據(jù)本發(fā)明的熱處理工藝，熱作模具鋼經(jīng)第一階段處理后獲得馬氏體或貝氏體+ 奧氏體組織(見附圖3)，經(jīng)第二階段處理后獲得均勻細(xì)?；蓟锓植加阼F素體基體上的組織(見附圖4)。組織中碳化物顆粒應(yīng)用SEM測量在200 nnTl200 nm范圍內(nèi)，測定硬度為 140 HB 180 HB。本發(fā)明經(jīng)過大量的試驗確定了更加合理熱處理工藝參數(shù)，使得處理后的組織性能更加優(yōu)化，提供了更加合理的使熱作模具鋼獲得碳化物均勻細(xì)?；臒崽幚砉に?。對獲得這種組織的材料再行常規(guī)淬火工藝處理后可顯著提高模具的性能和使用壽命。應(yīng)用這種工藝可使模具使用于< 700 °C條件下工作和作為< 700 °C較長服役周期(如<50 h)的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)零件。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作詳細(xì)說明，其中
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中二次碳化物呈球狀均勻分布在鐵素體基體上的金相組織示意圖。圖2是《鋼鐵金相圖譜》中公布的H13鋼的退火組織金相組織示意圖。圖3是實施例1第一階段熱處理后獲得的金相組織示意圖。圖4是實施例1第二階段熱處理后獲得的金相組織示意圖。
具體實施例方式以下選取 100 mmX 100 mmX500 mm工件、200 mmX200 mmX500 mm和 150 mmX150 mmX 400 mm工件為例進(jìn)行具體的碳化物均勻細(xì)粒化實施例
實施例1. 100 mmX 100 mmX500匪Dievar鋼，室溫裝爐升溫至850 °C保溫1 h后直接升至1180 °C保溫4 h后隨爐冷卻至500 ！出爐空冷至室溫。隨后裝爐加熱至600 °〇保溫1 h后升至880 °C保溫50 h后按20 °C/h速度冷卻至500 °C后隨爐冷卻至室溫出爐。其中經(jīng)第一階段處理后獲得馬氏體或貝氏體+奧氏體組織的金相組織圖見圖3， 經(jīng)第二階段處理后獲得均勻細(xì)粒化碳化物分布于鐵素體基體上的金相組織圖見圖4，組織中碳化物顆粒應(yīng)用SEM測量在200 nnTl200 nm范圍內(nèi)，測得的硬度值相應(yīng)為153、151、152 HB。實施例2. 200 mmX200 mmX500 mm Dievar 鋼，室溫裝爐升溫至 600 ！和 850
！分別保溫1.5 h后升溫至1210 °C保溫8 h后，隨爐冷卻至450 °C出爐空冷至室溫。其后裝爐升溫至600 °C保溫1. 5 h后升溫至900 °C保溫80 h后按10 V /h速度冷卻至400°C后隨爐冷卻至室溫出爐。熱處理后獲得組織中碳化物顆粒應(yīng)用SEM測量在200 nnTl200 nm范圍內(nèi)，測得的硬度值相應(yīng)為168、172、160 HB0實施例3. 150 mmX150 mmX 400 mm Hotvar鋼室溫裝爐后升溫至600 ！和850 ！分別保溫1.5 h后升溫至1200 °C保溫6 h后，隨爐冷卻至400 ！出爐空冷至室溫，其后裝爐升溫至600 °C保溫1.5 h后繼續(xù)升溫至910 °C保溫70 h后按15 °C/h速度冷卻至 450 ！后隨爐冷至室溫出爐。熱處理后獲得組織中碳化物顆粒應(yīng)用SEM測量在200 nnTl200 nm范圍內(nèi)，測得的硬度值相應(yīng)為143、138、140 HB0
權(quán)利要求
1.一種熱作模具鋼碳化物均勻細(xì)?；臒崽幚砉に?，其特征在于步驟包括a、第一階段的加熱溫度為1180°C 1210°C，保溫4h、h，然后進(jìn)行爐內(nèi)冷卻至400 0C ^500 °C，出爐空冷；b、第二階段的加熱溫度常為880°C 910°C，保持501Γ80 h，然后冷卻至400°C 500°C、 并且冷卻速度控制在為10°C /h^20°C /h，再行爐內(nèi)冷卻至室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱作模具鋼碳化物均勻細(xì)?；臒崽幚砉に?，其特征在于 所述熱作模具鋼碳化物均勻細(xì)?；臒崽幚砉に囋诰哂斜Ｗo(hù)性氣氛的熱處理爐內(nèi)進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱作模具鋼碳化物均勻細(xì)?；臒崽幚砉に?，步驟包括第一階段的加熱溫度為1180℃~1210℃，保溫4h~8h，然后進(jìn)行爐內(nèi)冷卻至400℃~500℃，出爐空冷；第二階段的加熱溫度常為880℃~910℃，保持50h~80h，然后冷卻至400℃~500℃、并且冷卻速度控制在為10℃/h~20℃/h，再行爐內(nèi)冷卻至室溫。根據(jù)本發(fā)明的熱處理工藝，獲得的組織中碳化物顆粒應(yīng)用SEM測量在200nm~1200nm范圍內(nèi)，測定硬度為140HB~180HB。顯著提高模具的性能和使用壽命。
文檔編號C21D11/00GK102329947SQ20111026555
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者盧軍, 葉儉, 朱祖昌, 李響妹, 楊威, 沈正元, 王 琦, 蔡紅 申請人:上海市機(jī)械制造工藝研究所有限公司