[發(fā)明專利]一種鋁壓鑄模用熱作模具鋼的熱處理工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210020350.5
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN102703652A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉仕爽
• 申請（專利權(quán)）人: 劉仕爽
• 主分類號: C21D1/18
• 分類號: C21D1/18;C22C38/58;C22C38/54;B22D17/22
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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)的問題。該熱裂是指以下現(xiàn)象：在開模后向空腔表面澆注冷卻水時，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，在空腔表面會產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，由于由該反復(fù)過程引起的熱疲勞而在空腔表面產(chǎn)生裂紋。對于該熱裂來說，提高模具的硬度是有利的。

另一方面，近年來，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間為目的，逐漸強(qiáng)化對模具內(nèi)的鋁鑄造產(chǎn)品的水冷。該水冷的強(qiáng)化，具體來說，通過使水冷孔接近空腔表面來進(jìn)行。該情況下產(chǎn)生以下問題：鋁制品鑄造時在水冷孔表面產(chǎn)生的熱應(yīng)力增大，會產(chǎn)生從水冷孔開始產(chǎn)生裂紋的現(xiàn)象。

這種從水冷孔開始的裂紋，并不僅僅是由于鑄造時反復(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。

該從水冷孔開始的裂紋，模具的硬度越高越容易發(fā)生。因此，對于這種從水冷孔開始的裂紋來說，降低模具的硬度是有利的。

也就是說，如果提高模具硬度，則對于熱裂來說是有利，但對于從水冷孔開始的裂紋來說是不利的，相反，如果降低模具硬度，則對于從水冷孔開始的裂紋來說是有利的，另一方面，對于熱裂來說是不利的，抗熱裂性會惡化。

從抑制上述從水冷孔開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，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，從模具水冷孔開始的裂紋帶來的危險性逐漸增大。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℃的高溫下的退火。但是，如果進(jìn)行這種高溫下的退火，則會顯著降低鋼的抗腐蝕性。

這種材料含有大約5％的Cr，其本來是抗腐蝕性良好的材料。但是，如果在大于或等于600℃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對抗腐蝕性的提高沒有作用。

無論如何，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始的裂紋問題。

為了使從水冷孔開始的裂紋問題和空腔表面的熱裂問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人提出。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(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℃左右，保溫90～120min；然后以30～60℃/min的升溫速度加熱至1080～1120℃左右，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℃左右，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℃左右，然后空氣冷卻至室溫。

本發(fā)明的有益效果為：