[發明專利]可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理方法

有效

• 申請號: 200810040693.1
• 申請日: 2008-07-17
• 公開（公告）號: CN101314809A
• 公開（公告）日: 2008-12-03
• 發明（設計）人: 陳新平;蔣浩民;于忠奇;李淑慧;鮑平;侯英岢
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C21D5/00
• 分類號: C21D5/00;C21D1/28;C21D1/18
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及一種熱處理技術領域的方法，具體是一種可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理方法。

背景技術

隨著我國汽車工業的飛速發展，國內汽車用冷沖壓模具行業也得到了快速的發展。出于成本等因素的考慮，汽車用冷沖壓模具材料一般采用鑄鐵，如MoCr鑄鐵、球墨鑄鐵和灰鑄鐵等。而這些鑄鐵模具材料普遍存在是硬度偏低，導致沖壓件質量難以控制，以及模具壽命短效。為了解決這個問題，通常采用表面處理方式來強化模具表層硬度，比如表面火焰熱處理、表面激光熱處理、表面鍍鉻處理、或其它表面改性技術如滲碳、滲氮等處理方式。這些處理方式的共同缺陷是表面硬化層較薄，易于磨損，尤其是表面火焰熱處理和激光熱處理等技術，易導致各點硬度極其不均勻，表面鍍鉻容易剝落，滲碳、滲氮等成本較高。

經對現有技術的文獻檢索發現，中國專利申請號：02139110.6，名稱為一種用LD鋼制造復雜異形粉末冶金模具的熱處理工藝。該技術提及：一種用LD鋼制造復雜異形粉末冶金模具的熱處理工藝。它在將加熱保溫后的LD鋼進行鹽浴油淬，并進行變溫多次回火工藝，進而使LD鋼具有一定的強度和韌性。上述技術不足在于：只提及LD鋼模具材料的熱處理工藝，并沒有提及如何獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理方法。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理方法，通過控制正火工藝、淬火工藝和回火工藝，來達到汽車用冷沖壓模具的整體硬化效果，而且表面和深層的各點硬度分布均勻、數值波動范圍小，并能有效地減少熱處理變形，消除開裂。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明針對MoCr鑄鐵、球墨鑄鐵和灰鑄鐵模具鋼，包括正火預處理、油冷淬火和真空爐三次變溫回火三個步驟，具體如下：

第一步，正火預處理：將MoCr鑄鐵、球墨鑄鐵或灰鑄鐵模具材料放入真空爐中預熱至900℃-950℃，奧氏體化后，出真空爐后空冷，獲得均勻的平衡組織，以降低鑄鐵材料內應力，并為最終熱處理準備組織條件。

所述真空爐為真空退火爐，真空度要小于4×10^-1Pa。

第二步，油冷淬火：將第一步處理后的工件放入真空爐中，升溫至600℃-650℃，保溫，再升溫至890℃-900℃，保溫后出真空爐，以油冷方式淬火，獲得馬氏體組織，使鑄鐵材料產品的具有高的硬度；

所述真空爐為真空油淬爐，真空度要小于4×10^-1Pa。

所述升溫至600℃-650℃，其升溫速度為10℃/min，保溫50分鐘。

所述升溫至890℃-900℃，其升溫速度為5℃/min，保溫100分鐘。

第三步，將第二步處理后的工件放入真空爐中，進行三次變溫回火：

第一次回火：230℃～600℃，保溫，空冷；

第二次回火：230℃～600℃，保溫，空冷；

第三次回火：250℃～600℃，保溫，空冷。

三次變溫回火降低油冷淬火后產生的內應力，按照預期硬度目標，選擇回火溫度，獲得產品所需要的表面硬度。

所述真空爐為真空回火爐，真空度要小于4×10^-1Pa。

所述第一次回火，其保溫時間為240分鐘。

所述第二次回火，其保溫時間為300分鐘。

所述第三次回火，其保溫時間為300分鐘。

本發明可根據要求獲得一系列預定的硬度范圍值，如33HRC，45HRC，55HRC等，以便用于研究同一種模具材料在不同的硬度下對沖壓成形質量的影響，以及在相同的模具硬度下，不同的模具材料對沖壓成形質量的影響。各點硬度分布要均勻，且能達到整體模具硬化的效果，可大幅度延長模具的使用壽命，并獲得優良的成形件表面質量。

本發明通過油冷淬火和真空爐多次變溫回火工藝，使具有硬度較低的MoCr鑄鐵、球墨鑄鐵和灰鑄鐵類模具材料獲得可控和均勻分布的硬度，且在熱處理過程中不開裂，小變形，熱處理后淬透性好。硬度可以控制在33HRC-55HRC之間確定控制，硬度波動可以控制在10％以內，達到整體模具硬化的效果。

附圖說明

圖1為本發明實施例獲得的各點硬度值分布圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明：本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例1：