冷作模具鋼薄件的微變形淬火熱處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種冷作模具鋼薄件的微變形淬火熱處理工藝，包括以下步驟：將工件加熱至淬火溫度；工件預(yù)冷至Ar3＋30℃～Ar3＋50℃；工件快速油淬至表面溫度低于Ms點(diǎn)，心部溫度至Ms＋30℃～Ms＋50℃；淬火后低溫回火。本發(fā)明的熱處理工藝通過(guò)合理控制預(yù)冷溫度和淬火冷卻溫度來(lái)減小薄件工件變形量，降低能耗和節(jié)約成本，并且不對(duì)工件的力學(xué)性能造成影響，從而把油冷淬火技術(shù)應(yīng)用到熱處理后對(duì)硬度、精度和耐磨性都有特殊要求的精密工件上，進(jìn)一步擴(kuò)大了油冷淬火熱處理工藝的應(yīng)用。本發(fā)明可應(yīng)用于冷作模具鋼薄件的熱處理。
【專利說(shuō)明】冷作模具鋼薄件的微變形淬火熱處理工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及熱處理領(lǐng)域，特別是涉及一種冷作模具鋼薄件的微變形淬火熱處理工 藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3 (亞共析鋼）或ACl (過(guò)共析鋼）以上溫度， 保溫一段時(shí)間，使之全部或部分奧氏體化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下 (或Ms附近等溫）進(jìn)行馬氏體(或貝氏體）轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。淬火的目的是使過(guò)冷奧氏體 進(jìn)行馬氏體或貝氏體轉(zhuǎn)變，得到馬氏體或貝氏體組織，然后配合以不同溫度的回火，以大幅 提高鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及韌性等，從而滿足各種機(jī)械零件和工具的不同 使用要求。因此，淬火熱處理技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。
[0003] 根據(jù)冷作模具鋼淬透性不同，淬火的冷卻方法可分為氣淬和油淬。氣淬即將工件 在真空加熱后向冷卻室中充以高純度中性氣體(如氮）進(jìn)行冷卻，其成本較高，適用于氣淬 的有高速鋼和高碳高鉻鋼等馬氏體臨界冷卻速度較低的材料，而且價(jià)格比較高。氣淬的主 要優(yōu)點(diǎn)是淬火后變形較小。油淬即將工件加熱后浸入淬火油中進(jìn)行冷卻，油淬對(duì)材料的淬 透性要求沒(méi)有氣淬高，價(jià)格較低，但淬火后變形較大，尤其是薄件變形更大，使得油冷淬火 技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中受到一定限制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種冷作模具鋼薄件的微變形淬 火熱處理工藝，從而節(jié)約成本、減小薄件工件的變形。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是： 一種冷作模具鋼薄件的微變形淬火熱處理工藝，包括以下步驟： a. 將工件加熱至淬火溫度； b. 工件預(yù)冷至 Ar3 + 30°C?Ar3 + 50°C ; c. 工件快速油淬至表面溫度低于Ms點(diǎn)，心部溫度至Ms + 30°C?Ms + 50°C ; d. 淬火后低溫回火。
[0006] 步驟b中工件加熱預(yù)冷至Ar3十30°C?Ar3十50°C溫度的原因是，該溫度區(qū)域過(guò) 冷奧氏體十分穩(wěn)定，不發(fā)生相變，因此得到的淬火組織與奧氏體化后直接淬入油中得到的 組織一樣。由于預(yù)冷后工件溫度較低，內(nèi)外溫差減小，從而減小熱應(yīng)力和相變應(yīng)力，達(dá)到淬 火后工件微變形目的。
[0007] 步驟c中快速淬火的意義在于：1、使工件表面溫度低于Ms點(diǎn)以下，獲得馬氏體組 織；2、工件心部溫度至Ms + 30°C?Ms + 50°C，獲得馬氏體加貝氏體組織。硬度較高的馬 氏體組織包裹硬度較低，塑性較好的馬氏體加貝氏體組織形成壓應(yīng)力，使工件不易變形，從 而在獲得高硬度的同時(shí)減小變形量。
[0008] 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟a中，工件加熱至淬火溫度的下限溫 度。采用較低的淬火溫度淬火，具有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1、減小熱應(yīng)力，從而減小工件變形量；2、冷 作模具鋼淬火溫度較低，提高M(jìn)s點(diǎn)可獲得高硬度；3、加熱溫度低還節(jié)省了用電量，從而節(jié) 約了能源。
[0009] 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟b中，工件預(yù)冷時(shí)間t?12+3D，其中t 為預(yù)冷時(shí)間，單位為秒，D為工件截面厚度，單位為毫米。
[0010] 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟C中，淬火時(shí)間t?120+D，其中t為淬 火時(shí)間，單位為秒，D為工件截面厚度，單位為毫米。
[0011] 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟d采用兩次低溫回火。第一次低溫回 火使表面馬氏體被回火，析出ε -碳化物，并在最終回火時(shí)也不會(huì)改變，同時(shí)使得心部貝氏 體被回火發(fā)生轉(zhuǎn)變。第二次低溫回火使表面和心部組織被回火，獲得高硬度的同時(shí)也獲得 很好的使用性能。
[0012] 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述每次回火保溫3小時(shí)。
[0013] 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述每次回火均在160°C下進(jìn)行。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的熱處理工藝通過(guò)合理控制預(yù)冷溫度和淬火冷卻溫 度來(lái)減小薄件工件變形量，降低能耗和節(jié)約成本，并且不對(duì)工件的力學(xué)性能造成影響，從而 把油冷淬火技術(shù)應(yīng)用到熱處理后對(duì)硬度、精度和耐磨性都有特殊要求的精密工件上，進(jìn)一 步擴(kuò)大了油冷淬火熱處理工藝的應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016] 圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 實(shí)施例1 : 某單位長(zhǎng)期使用的薄板類模具(長(zhǎng)700mmX寬600mmX厚15mm)，熱處理技術(shù)要求： 1.表面硬度：60?62HRC ; 2.變形量：< 0. 7_。原來(lái)為了控制變形量只能采用價(jià)格較高 的Crl2M〇V材料，將工件加熱至1020°C用氣冷的淬火工藝。
[0018] 目前選取長(zhǎng)700mmX寬600mmX厚15mm，材料為Cr8的實(shí)驗(yàn)?zāi)＞撸瑹崽幚砉に嚾?下： 1. 將模具垂直擺放，隨爐升溫至600°C保溫一段時(shí)間； 2. 升溫至960°C保溫60分鐘； 3. 將工件預(yù)冷57秒，淬入油中135秒，出油即回火； 4. 180°C回火兩次，每次保溫3小時(shí)。
[0019] 在本實(shí)施例中，對(duì)Cr8薄板模具處理后得到的技術(shù)參數(shù)如下： 1.表面硬度：61?62HRC。
[0020] 2·變形量：0· 35臟。
[0021] 在采用了上述熱處理工藝后，用價(jià)格便宜的Cr8材料完全代替了 Crl2M〇V，在滿 足使用要求的前提下產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
[0022] 實(shí)施例2 : 某單位長(zhǎng)期使用的薄板類模具(外徑500mmX內(nèi)徑lOOmmX厚12mm)，熱處理技術(shù)要求： 1.表面硬度：61?62HRC ; 2.變形量：< 0. 25mm。原來(lái)為了控制變形量只能采用價(jià)格較高 的Crl2材料，將工件加熱至1010°C在鹽浴爐用等溫淬火工藝。
[0023] 目前選取外徑500mmX內(nèi)徑lOOmmX厚12mm，材料為GCr 15的實(shí)驗(yàn)?zāi)＞撸瑹崽幚砉?藝如下： 1. 將模具垂直擺放，隨爐升溫至600°C保溫一段時(shí)間； 2. 升溫至830°C保溫50分鐘； 3. 將工件預(yù)冷48秒，淬入油中132秒，出油即回火； 4. 180°C回火兩次，每次保溫3小時(shí)。
[0024] 在本實(shí)施例中，對(duì)GCr 15薄板模具處理后得到的技術(shù)參數(shù)如下： 1.表面硬度：61?62HRC。
[0025] 2.變形量：0· 15mm。
[0026] 在采用了上述熱處理工藝后，用價(jià)格便宜的GCrl5材料完全代替了 Crl2，在滿足 使用要求的前提下產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
[0027] 實(shí)施例3 : 某單位長(zhǎng)期使用的薄板類模具(長(zhǎng)600mmX寬200mmX厚10mm)，熱處理技術(shù)要求： 1.表面硬度：58?62HRC ; 2.變形量：< 0. 5mm原來(lái)為了控制變形量只能采用價(jià)格較高的 SKD11材料，將工件加熱至1020°C用氣冷的淬火工藝。
[0028] 目前選取長(zhǎng)600mmX寬200mmX厚10mm，材料為Crl2的實(shí)驗(yàn)?zāi)＞?，熱處理工藝?下： 1將模具垂直擺放，隨爐升溫至600°C保溫一段時(shí)間； 2升溫至980°C保溫50分鐘； 3. 將工件預(yù)冷42秒，淬入油中130秒，出油即回火； 4. 180°C回火兩次，每次保溫3小時(shí)。
[0029] 在本實(shí)施例中，對(duì)Cr 12薄板模具處理后得到的技術(shù)參數(shù)如下： 1.表面硬度：60?62HRC。
[0030] 2.變形量：0· 3mm。
[0031] 在采用了上述熱處理工藝后，用價(jià)格便宜的Crl2材料完全代替了 SKD11，在滿足 使用要求的前提下產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
[0032] 以上所述只是本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，其并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1. 一種冷作模具鋼薄件的微變形淬火熱處理工藝，其特征在于，包括以下步驟： a. 將工件加熱至淬火溫度； b. 工件預(yù)冷至 Ar3 + 30°C?Ar3 + 50°C ; c. 工件快速油淬至表面溫度低于Ms點(diǎn)，心部溫度至Ms + 30°C?Ms + 50°C ; d. 淬火后低溫回火。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷作模具鋼薄件的微變形淬火熱處理工藝，其特征在于：所 述步驟a中，工件加熱至淬火溫度的下限溫度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷作模具鋼薄件的微變形淬火熱處理工藝，其特征在于：所 述步驟b中，工件預(yù)冷時(shí)間t?12+3D，其中t為預(yù)冷時(shí)間，單位為秒，D為工件截面厚度， 單位為毫米。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷作模具鋼薄件的微變形淬火熱處理工藝，其特征在于：所 述步驟c中，淬火時(shí)間t?120+D，其中t為淬火時(shí)間，單位為秒，D為工件截面厚度，單位為 毫米。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷作模具鋼薄件的微變形淬火熱處理工藝，其特征在于：所 述步驟d采用兩次低溫回火。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷作模具鋼薄件的微變形淬火熱處理工藝，其特征在于：所 述每次回火保溫3小時(shí)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的冷作模具鋼薄件的微變形淬火熱處理工藝，其特征在于： 所述每次回火均在160°C下進(jìn)行。
【文檔編號(hào)】C21D9/00GK104152638SQ201410349478
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】張小聰, 焦國(guó)祥, 高陽(yáng) 申請(qǐng)人:廣州市機(jī)電工業(yè)研究所