[發(fā)明專利]一種氮合金化耐蝕模具鋼的快速擴氫處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210281436.3
• 申請日: 2012-08-09
• 公開（公告）號: CN102787227A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李民華
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北上大模具材料科技有限公司
• 主分類號: C21D1/74
• 分類號: C21D1/74;C21D8/00
• 代理公司: 武漢荊楚聯(lián)合知識產(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，會分解出氯化氫、氟化氫、二氧化硫等腐蝕性氣體，對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含量達到13%，氫原子在鋼中的擴散速度慢，白點敏感性大，鍛后易產(chǎn)生白點缺陷。為此該鋼鍛后需進行長時間擴氫處理。厚度為450mm的氮合金化耐蝕模具鋼鍛制模塊擴氫處理時間長達90小時，擴氫時間較長。

傳統(tǒng)的擴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氫處理原工藝曲線：擴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。

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

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氫處理時間長的缺點，本發(fā)明提供一種氮合金化耐蝕模具鋼鍛后快速擴氫處理方法。

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，保溫時間按5～6h/100mm氮合金化耐蝕模具鋼；在1-2小時內(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小時內(nèi)降溫至690～710℃，并保溫，保溫時間按3～4小時/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：

白點缺陷是鋼中常見的缺陷，也是一類危害性極強的缺陷，是不允許存在的缺陷。鋼中的白點缺陷呈現(xiàn)為邊緣清晰，具有銀白色光澤的圓形或橢圓形斑點，故稱為白點。白點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將造成原有纖維孔隙的擴張形成微小的裂紋，即白點缺陷。

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)下長時間保溫達到擴氫處理防止白點的目的。

本發(fā)明突破了傳統(tǒng)的擴氫處理的觀點，利用氫在奧氏體中的溶解度高的原理進行擴氫處理。正火處理后先加熱使組織轉(zhuǎn)變珠光體，并在此溫度下保溫擴氫，然后再升溫至奧氏體區(qū)域（820～840℃），并短時保溫，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，因此提高了氫的擴散速度，達到了快速擴氫的目的。