專利名稱：一種鋁壓鑄模用熱作模具鋼的熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵冶金工藝，特別涉及一種熱作模具鋼的熱處理工藝。
背景技術(shù)：
作為鋁壓鑄模具，當(dāng)前一直存在因熱疲勞而在空腔表面產(chǎn)生裂紋(熱裂)的問(wèn)題。該熱裂是指以下現(xiàn)象在開(kāi)模后向空腔表面澆注冷卻水時(shí)，由于空腔表面的急速冷卻和加熱狀態(tài)的內(nèi)部之間的溫度差，在空腔表面會(huì)產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，由于由該反復(fù)過(guò)程引起的熱疲勞而在空腔表面產(chǎn)生裂紋。對(duì)于該熱裂來(lái)說(shuō)，提高模具的硬度是有利的。另一方面，近年來(lái)，人們要求縮短鋁壓鑄產(chǎn)品的制造周期(高循環(huán)化)。為了實(shí)現(xiàn)這一要求，以縮短模具的合模時(shí)間為目的，逐漸強(qiáng)化對(duì)模具內(nèi)的鋁鑄造產(chǎn)品的水冷。該水冷的強(qiáng)化，具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)使水冷孔接近空腔表面來(lái)進(jìn)行。該情況下產(chǎn)生以下問(wèn)題鋁制品鑄 造時(shí)在水冷孔表面產(chǎn)生的熱應(yīng)力增大，會(huì)產(chǎn)生從水冷孔開(kāi)始產(chǎn)生裂紋的現(xiàn)象。這種從水冷孔開(kāi)始的裂紋，并不僅僅是由于鑄造時(shí)反復(fù)加載的熱應(yīng)力引起的，而是由熱應(yīng)力引起的裂紋、和由在水冷孔表面產(chǎn)生的銹蝕引起的應(yīng)力腐蝕裂紋的復(fù)合的延遲破壞現(xiàn)象。該從水冷孔開(kāi)始的裂紋，模具的硬度越高越容易發(fā)生。因此，對(duì)于這種從水冷孔開(kāi)始的裂紋來(lái)說(shuō)，降低模具的硬度是有利的。也就是說(shuō)，如果提高模具硬度，則對(duì)于熱裂來(lái)說(shuō)是有利，但對(duì)于從水冷孔開(kāi)始的裂紋來(lái)說(shuō)是不利的，相反，如果降低模具硬度，則對(duì)于從水冷孔開(kāi)始的裂紋來(lái)說(shuō)是有利的，另一方面，對(duì)于熱裂來(lái)說(shuō)是不利的，抗熱裂性會(huì)惡化。從抑制上述從水冷孔開(kāi)始的裂紋的角度出發(fā)，優(yōu)選使模具硬度為HRC45 40。作為現(xiàn)有的鋁壓鑄模具，主要使用以JIS-SKD61為代表的5Cr類熱作模具鋼。近些年來(lái)，為了抑制在空腔表面產(chǎn)生的熱裂，逐漸使其使用硬度提高，隨著鋁壓鑄產(chǎn)品的制造的高循環(huán)化，從模具水冷孔開(kāi)始的裂紋帶來(lái)的危險(xiǎn)性逐漸增大。在上述JIS-SKD61的情況下，含有大約0. 4%的C，在淬火狀態(tài)下的硬度，例如為HRC53左右。因此，為了出于抑制從水冷孔開(kāi)始的裂紋的目的而使其硬度降低到小于或等于HRC45，需要進(jìn)行在大于或等于600°C的高溫下的退火。但是，如果進(jìn)行這種高溫下的退火，則會(huì)顯著降低鋼的抗腐蝕性。這種材料含有大約5%的Cr，其本來(lái)是抗腐蝕性良好的材料。但是，如果在大于或等于600°C的高溫下進(jìn)行退火，則所含有的Cr幾乎都因?yàn)樵摳邷鼗鼗鸲鳛镃r碳化物析出，鋼中含有的Cr對(duì)抗腐蝕性的提高沒(méi)有作用。無(wú)論如何，使用目前主要作為鋁壓鑄模具使用的以JIS-SKD61為代表的熱作模具鋼，不能很好地解決從水冷孔開(kāi)始的裂紋問(wèn)題。為了使從水冷孔開(kāi)始的裂紋問(wèn)題和空腔表面的熱裂問(wèn)題均得到很好地解決，考慮以下方法是有效的在防止在水冷孔內(nèi)產(chǎn)生的銹蝕的同時(shí)降低存在水冷孔的模具內(nèi)部的硬度，另一方面提高產(chǎn)生熱裂的模具的空腔表面的硬度。但是，滿足這種特性的材料還沒(méi)人提出。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種熱作模具鋼的熱處理工藝，該熱作模具鋼具有良好的抗熱裂性，且能夠很好地抑制從水冷孔開(kāi)始的裂紋。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種熱作模具鋼的熱處理工藝，其特征在于，該熱作模具鋼以重量百分比計(jì)由下列組份組成c 0. 30 0. 50%,Si 0. 80 I. 20%,Mn I. 50 I. 70%,Cr 4. 50 5. 50%,W I. 60 2. 00%，Mo 0.10 0.30%，V I. 60 I. 80%，Ni I. 20 I. 60%，Co 0. 2 0.4%,Nb 0. 5 0. 7%，S < 0. 005%，P < 0. 03%，其余量為Fe ;所述熱處理工藝包括下列
步驟 (I)淬火將模具鋼坯料以60 90°C /min的升溫速度加熱至630°C 650°C左右，保溫90 120min ;然后以30 60°C /min的升溫速度加熱至1080 1120°C左右，保溫150 180min，采用油淬冷卻；(2)回火第一次回火，以60 90°C/min升溫速度加熱至480°C 500°C左右，然后空氣冷卻至室溫，第二次回火，再以30-60°C /min的升溫速度加熱至430°C 450°C左右，然后空氣冷卻至室溫。本發(fā)明的有益效果為(I)本發(fā)明的熱作模具鋼對(duì)化學(xué)成分進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少了 C的含量，調(diào)整了 W、Cr、Mo、Co的含量，由此能夠有效地抑制作為壓鑄模型使用時(shí)從水冷孔開(kāi)始的裂紋，另外，還向該壓鑄模具賦予良好的抗熱裂性。本發(fā)明的壓鑄用熱作模具鋼，特別地適合于作為鋁壓鑄模具材料使用。這是因?yàn)椋景l(fā)明在小于或等于500°C的低溫回火，得到不易發(fā)生從水冷孔開(kāi)始的裂紋的小于或等于HRC45的硬度。另外，通過(guò)調(diào)整W、Cr、M0、C0的含量，在作為壓鑄模具使用時(shí)，可以利用來(lái)自壓鑄時(shí)的熔融金屬(例如熔融鋁)的熱量，使模具空腔表面局部地變硬。也就是說(shuō)，本發(fā)明的壓鑄用熱作模具鋼具有以下效果空腔表面的硬度在模具使用中利用時(shí)效硬化而提高。利用該效果，能夠很好地抑制空腔表面上的熱裂。(2)本發(fā)明的熱處理工藝合理調(diào)整了淬火溫度和回火溫度，有利地保證了模具的初始顯微組織，從而保證了模具使用之前的硬度，以及使用過(guò)程中的時(shí)效硬化，從而解決了熱裂和水冷孔應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的問(wèn)題。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一一種熱作模具鋼的熱處理工藝，該熱作模具鋼以重量百分比計(jì)由下列組份組成C
0.30%, Si I. 20%, Mn I. 50%, Cr 5. 50%, W I. 60%, Mo 0. 30%, V I. 60%, Ni I. 60%,Co 0.2%, Nb 0.7%, S ^O. 005%, P ^O. 03%，其余量為Fe ;所述熱處理工藝包括下列步驟(I)淬火將模具鋼坯料以60°C /min的升溫速度加熱至650°C，保溫90min ;然后以60°C /min的升溫速度加熱至1080°C，保溫180min，采用油淬冷卻；(2)回火第一次回火，以60°C/min升溫速度加熱至500°C，然后空氣冷卻至室溫，第二次回火，再以30°C /min的升溫速度加熱至450°C，然后空氣冷卻至室溫。實(shí)施例二一種熱作模具鋼的熱處理工藝，該熱作模具鋼以重量百分比計(jì)由下列組份組成C0. 50%, Si 0. 80%, Mn I. 70%, Cr 4. 50%, W 2. 00%, Mo 0. 10%, V I. 80%, Ni I. 20%,Co 0.4%, Nb 0.5%, S ^O. 005%, P ^O. 03%，其余量為Fe ;所述熱處理工藝包括下列步驟(I)淬火將模具鋼坯料以90°C /min的升溫速度加熱至630°C，保溫120min ;然后以30°C /min的升溫速度加熱至1120°C，保溫150min，采用油淬冷卻；(2)回火第一次回火，以90°C/min升溫速度加熱至480°C，然后空氣冷卻至室溫，第二次回火，再以60°C /min的升溫速度加熱至430°C，然后空氣冷卻至室溫。實(shí)施例三 一種熱作模具鋼的熱處理工藝，該熱作模具鋼以重量百分比計(jì)由下列組份組成C 0. 40%, Si I. 0%, Mn I. 60%, Cr 5. 0%, W I. 8%, Mo 0. 20%, V I. 7%, Ni I. 4%, Co0. 3%, Nb 0. 6%, S ^ 0. 005%, P ( 0. 03%，其余量為 Fe ；所述熱處理工藝包括下列步驟(I)淬火將模具鋼坯料以75°C /min的升溫速度加熱至640°C，保溫105min ;然后以45°C /min的升溫速度加熱至1100°C，保溫165min，采用油淬冷卻；(2)回火第一次回火，以75°C/min升溫速度加熱至490°C，然后空氣冷卻至室溫，第二次回火，再以45°C /min的升溫速度加熱至440°C，然后空氣冷卻至室溫。申請(qǐng)人:聲明，本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開(kāi)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種熱作模具鋼的熱處理工藝，其特征在于，該熱作模具鋼以重量百分比計(jì)由下列組份組成c O. 30 O. 50%, Si O. 80 I. 20%,Mn I. 50 I. 70%, Cr 4. 50 5. 50%, WI.60 2. 00%,Mo 0.10 O. 30%,V I. 60 I. 80%,Ni I. 20 I. 60%, Co 0.2 0.4%，Nb O. 5 O. 7%，S彡O. 005%，P彡O. 03%，其余量為Fe ;所述熱處理工藝包括下列步驟 (1)淬火將模具鋼坯料以60 90°C/min的升溫速度加熱至630°C 650°C左右，保溫90 120min ;然后以30 60°C /min的升溫速度加熱至1080 1120°C左右，保溫150 180min,采用油淬冷卻； (2)回火第一次回火，以60 90°C/min升溫速度加熱至480°C 500°C左右，然后空氣冷卻至室溫，第二次回火，再以30-60°C /min的升溫速度加熱至430°C 450°C左右，然后空氣冷卻至室溫。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種熱作模具鋼的熱處理工藝，該熱作模具鋼以重量百分比計(jì)由下列組份組成C 0.30～0.50％，Si 0.80～1.20％，Mn 1.50～1.70％，Cr 4.50～5.50％，W 1.60～2.00％，Mo 0.10～0.30％，V 1.60～1.80％，Ni 1.20～1.60％，Co 0.2～0.4％，Nb 0.5～0.7％，S≤0.005％，P≤0.03％，其余量為Fe；所述熱處理工藝包括下列步驟(1)淬火將模具鋼坯料以60～90℃/min的升溫速度加熱至630℃～650℃，保溫90～120min；然后以30～60℃/min的升溫速度加熱至1080～1120℃，保溫150～180min，采用油淬冷卻；(2)回火第一次回火，以60～90℃/min升溫速度加熱至480℃～500℃，然后空氣冷卻至室溫，第二次回火，再以30-60℃/min的升溫速度加熱至430℃～450℃，然后空氣冷卻至室溫。
文檔編號(hào)C22C38/54GK102703652SQ201210020350
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者劉仕爽 申請(qǐng)人:劉仕爽