國產(chǎn)gmh20新型模具鋼真空熱處理工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種熱處理工藝，尤其涉及一種模具鋼真空熱處理工藝。
【背景技術】
[0002] H13鋼是C-Cr-Mo-Si-V型鋼，在世界上的應用極其普遍，同時各國都在探究化學 成分的改進，希望獲得具有較低冶煉成本、合金化最合理的高性能材料?，F(xiàn)在，低Si高Mo 的合金化途徑是改進型H13鋼成分設計上的發(fā)展趨勢。
[0003] 瑞典UDDEH0LM公司制造的DIEVAR模具鋼就是典型的低Si高Mo改進型H13模具 鋼。寶鋼研究院新研制的GMH20鋼也屬于此類鋼種，那么我們就需要針對這款新研制的模 具鋼尋找一種與其相匹配的獨特的真空熱處理工藝，以期獲得優(yōu)于H13鋼、近似于DIEVAR 鋼的綜合性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術問題是要提供一種適用于新研制的GMH20鋼的真空熱處 理工藝，使新材料經(jīng)過熱處理后獲得優(yōu)于H13鋼、近似于DIEVAR鋼的綜合性能。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術問題而采用的技術方案是：
[0006] -種國產(chǎn)GMH20新型模具鋼真空熱處理工藝，包括預熱、升溫、保溫、充氮氣快速 冷卻、出爐和回火，步驟包括：
[0007] a.隨爐升溫至600°C，保溫至工件心部至600°C;
[0008] b.升溫至820°C，保溫至工件心部至820°C;
[0009] c.升溫至1020°C，保溫至工件心部至1020°C，然后充氣化的液氮快速冷卻，氣冷 壓力為4. 5巴，充氮氣的進風量為65000-70000立方米/小時；
[0010] d.冷卻至模具表面溫度降至50±2°C出爐；
[0011] e.回火，第一次回火：560°C3小時；第二次回火595°C3小時。
[0012] 所述真空熱處理選用管道式高壓氣淬爐。
[0013] 本發(fā)明針對新型的GMH20模具鋼，經(jīng)過大量的試驗和總結(jié)制定特定的真空熱處理 工藝，尤其采用快速冷卻，以獲得盡量多的馬氏體組織。我們采用管道式高壓氣淬爐，該種 爐型能夠保證淬火冷卻時，液氮快速進入爐膛對工件進行冷卻，液氮的溫度是-196°C，進 風量為67500立方米/小時左右。在上述快速冷卻的條件下，以及其它的特定熱處理環(huán)境 中，殘余奧氏體非常少，都轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體了，所以工件的綜合性能相當好，經(jīng)測試其優(yōu)于H13 鋼，并且近似于DIEVAR鋼的綜合性能，可部分取代DIEVAR鋼。由于GMH20鋼價格僅是進口 的改進型模具鋼價格的三分之一，若取而代之，其產(chǎn)生的社會效益和經(jīng)濟效益將是無法估 量的。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明實施例工件試樣的淬火后金相組織圖，組織為馬氏體+少量殘余奧 氏體+少量的碳化物；
[0015] 圖2為本發(fā)明實施例工件試樣的回火后金相組織圖，組織為索氏體+少量殘余奧 氏體+少量碳化物顆粒。
【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
[0017]DIEVAR鋼、H13鋼和GMH20鋼的化學成分如下表
[0018]
[0019] 我們將GMH20鋼、H13鋼和DIEVAR鋼加工成拉伸試棒和沖擊試樣。常溫沖擊采用 V型缺口矩形試樣，沖擊試樣為10mmX10mmX55mm，按照GB/T229-2007《金屬夏比缺口沖 擊試驗方法》測定，拉伸試棒選用Φ10拉伸試棒。
[0020]GMH20鋼的真空熱處理工藝如下：
[0021] 包括預熱、升溫、保溫、充氮氣快速冷卻、出爐和回火，步驟包括：
[0022] a.試樣（棒）裝爐，隨爐升溫至600°C，保溫至工件心部至600°C;
[0023]b.升溫至820°C，保溫至工件心部至820°C;
[0024]c.升溫至1020°C，保溫至工件心部至1020°C，然后充氣化的液氮快速冷卻，氣冷 壓力為4. 5巴，充氮氣的進風量為67500立方米/小時（也可以是65000-70000立方米/ 小時）；
[0025] d.冷卻至模具表面溫度降至50°C出爐（一般為50±2°C);
[0026]e.回火，第一次回火：560°C3小時；第二次回火595°C3小時。
[0027] 所述真空熱處理選用管道式高壓氣淬爐，在充氮氣快速冷卻過程中，氮氣能夠快 速進入爐膛，液氮的溫度是_196°C。
[0028] 圖1為工件試樣淬火后的金相組織圖，組織為馬氏體+少量殘余奧氏體+少量的 碳化物；圖2為工件試樣回火后的金相組織圖，組織為索氏體+少量殘余奧氏體+少量碳化 物顆粒。
[0029] 然后對IEVAR鋼、H13鋼和應用本發(fā)明的熱處理工藝處理GMH20鋼的試樣（棒）進 行力學性能測試，其性能對比如下表：
[0030]
[0031] 由上表可以看出，采用我們的真空熱處理技術，可以使GMH20鋼的性性能接近 DIEVAR鋼，可部分取代DIEVAR鋼。由于GMH20鋼價格僅是進口的改進型模具鋼價格的三分 之一，若取而代之，其產(chǎn)生的社會效益和經(jīng)濟效益將是無法估量的。
[0032] 以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應涵 蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1. 一種國產(chǎn)GMH20新型模具鋼真空熱處理工藝，包括預熱、升溫、保溫、充氮氣快速冷 卻、出爐和回火，其特征在于步驟包括： a. 隨爐升溫至600°C，保溫至工件心部至600°C; b. 升溫至820°C，保溫至工件心部至820°C; c. 升溫至1020°C，保溫至工件心部至1020°C，然后充氣化的液氮快速冷卻，氣冷壓力 為4. 5巴，充氮氣的進風量為65000-70000立方米/小時； d. 冷卻至模具表面溫度降至50±2°C出爐； e. 回火，第一次回火：560°C3小時；第二次回火595°C3小時。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種國產(chǎn)GMH20新型模具鋼真空熱處理工藝，其特征在于： 所述真空熱處理選用管道式高壓氣淬爐。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種國產(chǎn)GMH20新型模具鋼真空熱處理工藝，包括隨爐升溫至600℃保溫，升溫至820℃保溫，升溫至1020℃保溫，然后充氣化的液氮快速冷卻；冷卻至模具表面溫度降至50±2℃出爐；回火，第一次回火：560℃3小時；第二次回火595℃3小時。本發(fā)明針對新型的GMH20模具鋼，經(jīng)過大量的試驗和總結(jié)制定特定的真空熱處理工藝，使其性能優(yōu)于H13鋼，近似于DIEVAR鋼的綜合性能，可部分取代DIEVAR鋼。由于GMH20鋼價格僅是進口的改進型模具鋼價格的三分之一，若取而代之，其產(chǎn)生的社會效益和經(jīng)濟效益將是無法估量的。
【IPC分類】C21D6/00, C21D1/773
【公開號】CN105274297
【申請?zhí)枴緾N201410300628
【發(fā)明人】盧軍, 葉儉, 王 琦, 王超, 王靜, 沈正元
【申請人】上海市機械制造工藝研究所有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年6月27日