[發(fā)明專利]一種氮合金化耐蝕模具鋼的快速擴(kuò)氫處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210281436.3
• 申請(qǐng)日: 2012-08-09
• 公開（公告）號(hào): CN102787227A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李民華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北上大模具材料科技有限公司
• 主分類號(hào): C21D1/74
• 分類號(hào): C21D1/74;C21D8/00
• 代理公司: 武漢荊楚聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42215
• 代理人: 王健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金行業(yè)模具用鋼的熱處理，尤其是指氮合金化耐蝕模具鋼鍛造模塊的擴(kuò)氫熱處理。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，國內(nèi)外制造業(yè)廣泛采用精密沖壓、壓力鑄造、冷擠壓、熱擠壓等無切削、少切削工藝，模具已成為其主要的成形工具，因此模具行業(yè)在世界范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展。塑料制品種類繁多，汽車零部件如：燈罩、儀表盤，光學(xué)儀器零部件如鏡頭，家用電器外殼，PVC日用塑料制品等。其中家電外殼使用的塑料是ABS+阻燃劑。某些塑料如聚氯乙烯、氟塑料、阻燃性ABS等，會(huì)分解出氯化氫、氟化氫、二氧化硫等腐蝕性氣體，對(duì)模具有一定的腐蝕作用，因此要求此類塑料制品的模具應(yīng)具有耐腐蝕性能，馬氏體不銹鋼應(yīng)用到了模具鋼領(lǐng)域，尤其是近年來新開發(fā)的氮合金化耐蝕塑料模具鋼在高拋光高耐蝕模具鋼領(lǐng)域應(yīng)用越來越多，已成為國內(nèi)外競(jìng)相開發(fā)的高端模具鋼產(chǎn)品。

氮合金化耐蝕模具鋼為13%Cr馬氏體不銹鋼，該類鋼中合金元素含量高，合金元素Cr含量達(dá)到13%，氫原子在鋼中的擴(kuò)散速度慢，白點(diǎn)敏感性大，鍛后易產(chǎn)生白點(diǎn)缺陷。為此該鋼鍛后需進(jìn)行長時(shí)間擴(kuò)氫處理。厚度為450mm的氮合金化耐蝕模具鋼鍛制模塊擴(kuò)氫處理時(shí)間長達(dá)90小時(shí)，擴(kuò)氫時(shí)間較長。

傳統(tǒng)的擴(kuò)氫處理采用低溫退火工藝，圖1為氮合金化耐蝕模具鋼鍛制模塊鍛后擴(kuò)氫處理原工藝曲線：擴(kuò)氫方法為在氮合金化耐蝕模具鋼鍛后圖1前段的400～500℃-升溫-870～?890℃-降溫至690～710℃并保溫，保溫時(shí)間按20h/100mm氮合金化耐蝕模具鋼；再降低爐溫后將工件出爐。

公開號(hào)為CN102181613A?專利申報(bào)中所述的擴(kuò)氫方法為600-650℃保溫40-100小時(shí)，再降低爐溫，待爐溫到450℃以下將工件出爐，自然冷卻至室溫，該擴(kuò)氫方法為傳統(tǒng)的低溫?cái)U(kuò)氫方法，擴(kuò)氫溫度低于相變點(diǎn)AC1溫度，無奧氏體相變。擴(kuò)氫時(shí)間較長。

發(fā)明內(nèi)容

為克服氮合金化耐蝕模具鋼鍛制模塊鍛后擴(kuò)氫處理時(shí)間長的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種氮合金化耐蝕模具鋼鍛后快速擴(kuò)氫處理方法。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：一種氮合金化耐蝕模具鋼鍛后快速擴(kuò)氫處理方法，在氮合金化耐蝕模具鋼鍛后升溫至690～710℃并保溫，保溫時(shí)間按5～6h/100mm氮合金化耐蝕模具鋼；在1-2小時(shí)內(nèi)升溫至奧氏體區(qū)域820～?840℃并保溫，以使氮合金化耐蝕模具鋼表層區(qū)域發(fā)生奧氏體轉(zhuǎn)變，造成氮合金化耐蝕模具鋼表層的氫的溶解度高于內(nèi)部區(qū)域氫的溶解度，在氮合金化耐蝕模具鋼的橫截面上存在氫的溶解度的梯度；在2-3小時(shí)內(nèi)降溫至690～710℃，并保溫，保溫時(shí)間按3～4小時(shí)/100mm氮合金化耐蝕模具鋼；然后冷卻至250℃以下。

本發(fā)明在1-2小時(shí)內(nèi)升溫至奧氏體區(qū)域820～?840℃后按1h/100mm氮合金化耐蝕模具鋼保溫。

本發(fā)明基于以下原理：

白點(diǎn)缺陷是鋼中常見的缺陷，也是一類危害性極強(qiáng)的缺陷，是不允許存在的缺陷。鋼中的白點(diǎn)缺陷呈現(xiàn)為邊緣清晰，具有銀白色光澤的圓形或橢圓形斑點(diǎn)，故稱為白點(diǎn)。白點(diǎn)缺陷主要與鋼中的氫含量有關(guān)，隨著鋼的溫度降低和???????????????????????????????????????????????轉(zhuǎn)變的進(jìn)行，鋼中的氫將變?yōu)檫^飽和并聚集形成氫的偏析區(qū)。在氫的偏析區(qū)中，隨著鋼中氫過飽和度的增大與氫原子偏聚程度的加大，氫原子將結(jié)合為氫分子。氫分子生成后向周圍金屬施加壓力，當(dāng)氫分子生成后向周圍金屬施加壓力超過金屬的斷裂抗力時(shí)將造成原有纖維孔隙的擴(kuò)張形成微小的裂紋，即白點(diǎn)缺陷。

因此降低鋼中的氫含量或氫的偏聚是防止鋼中產(chǎn)生白點(diǎn)缺陷的有效方法。因氫在珠光體中的溶解度小于在奧氏體中的溶解度，在珠光體組織狀態(tài)下有大量的氫從奧氏體中脫溶出來成為游離態(tài)的氫原子，為擴(kuò)氫創(chuàng)造了有利條件。因此傳統(tǒng)的方法是在珠光體組織狀態(tài)下長時(shí)間保溫達(dá)到擴(kuò)氫處理防止白點(diǎn)的目的。

本發(fā)明突破了傳統(tǒng)的擴(kuò)氫處理的觀點(diǎn)，利用氫在奧氏體中的溶解度高的原理進(jìn)行擴(kuò)氫處理。正火處理后先加熱使組織轉(zhuǎn)變珠光體，并在此溫度下保溫?cái)U(kuò)氫，然后再升溫至奧氏體區(qū)域（820～840℃），并短時(shí)保溫，使輥坯表層區(qū)域發(fā)生奧氏體轉(zhuǎn)變，造成輥坯表層的氫的溶解度高于內(nèi)部區(qū)域氫的溶解度（約高出2倍），在輥坯的橫截面上存在氫的溶解度的梯度，其結(jié)果是內(nèi)部的氫原子隨著表層由珠光體向奧氏體的轉(zhuǎn)變重新回溶，氫由內(nèi)部向表層快速遷移，因此提高了氫的擴(kuò)散速度，達(dá)到了快速擴(kuò)氫的目的。