[發(fā)明專利]一種提高冷作模具鋼硬度的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210513906.4
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN103045831A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭桂榮;劉建華
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: C21D8/00
• 分類號: C21D8/00;C21D6/04
• 代理公司: 石家莊一誠知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13116
• 代理人: 續(xù)京沙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種模具鋼的加工方法，特別是冷作模具鋼的加工方法。

背景技術(shù)

冷作模具鋼制作的模具，特別是刃口在工作時會受到強(qiáng)烈的摩擦和擠壓，這就要求冷作模具鋼應(yīng)具有較高的硬度、強(qiáng)度和耐磨性及良好的韌性。然而冷作模具鋼淬火后組織內(nèi)保留較多的殘余奧氏體，使得該類鋼晶粒粗大，這將會嚴(yán)重降低該模具鋼的使用性能，特別是硬度值。通常人們采用熱處理和添加合金元素來消除鋼中的殘余奧氏體和細(xì)化晶粒，雖取得良好的效果，但該模具鋼的使用性能仍需要進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種工藝方法簡單，可獲得較高硬度值并且質(zhì)量穩(wěn)定的一種提高冷作模具鋼硬度的方法。本發(fā)明主要是通過高壓處理結(jié)合深冷處理和回火處理來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明方法的具體步驟如下：

1.高壓處理：先將冷作模具鋼置于壓力機(jī)上進(jìn)行加壓處理，壓力為2～4GPa，加熱溫度為820～850℃，保溫時間為20～30min，斷電保壓自然冷卻至室溫，其冷卻壓頭的循環(huán)水流量為0.6～1.2L/min。

2.深冷處理：將高壓處理后的冷作模具鋼樣品浸入液氮（-196℃）中停留120～180?min。

3.回火處理：將深冷處理后的冷作模具鋼置于加熱爐內(nèi)進(jìn)行回火處理，加熱溫度為150～200℃，保溫時間為60～120min，出爐空冷至室溫。

本發(fā)明先對冷作模具鋼樣品進(jìn)行高壓熱處理，可獲得馬氏體和殘余奧氏體組織，同時組織內(nèi)部產(chǎn)生高密度的位錯等缺陷，這些將為冷作模具鋼在隨后的熱處理過程中合金碳化物的析出提供更多的位置。同時，高壓處理又能細(xì)化組織及增大其致密性。隨后對高壓熱處理后的冷作模具鋼進(jìn)行冷處理處理，可以促使鋼中殘余奧氏體進(jìn)一步向馬氏體轉(zhuǎn)變。最后再對深冷處理后的冷作模具鋼樣品進(jìn)行回火處理，目的是消除由高壓處理和深冷處理所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力等不良效果，同時有細(xì)小彌散的碳化物析出，以保證冷作模具鋼具有較高的硬度及其它性能如韌性等。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明工藝方法簡單、操作方便、質(zhì)量穩(wěn)定，可有效提高冷作模具鋼的硬度值。

具體實(shí)施方式：

實(shí)施例1

實(shí)驗(yàn)材料為冷作模具鋼，其化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)wt%為，C?0.87%，Mn?1.02%，Cr?0.72%，W?0.78%，0.34%Si。將尺寸為Φ10×12mm的冷作模具鋼試樣置于CS-ΙΙB型六面頂壓機(jī)上。采用壓力為2GPa，加熱溫度為820℃，保溫時間為30min，然后斷電保壓冷卻至室溫，其冷卻壓頭的循環(huán)水流量為1.0L/min。隨后將經(jīng)高壓處理后的冷作模具鋼樣品浸入液氮中（-196℃）中停留120?min。最后將深冷處理后的冷作模具鋼樣品在KLX-12B箱式電阻爐中進(jìn)行回火處理，其加熱溫度為200℃，保溫時間60min，冷卻方式為空冷。其硬度結(jié)果見表1。

實(shí)施例2

實(shí)驗(yàn)材料的成分與工藝過程與實(shí)施例1相同，本實(shí)施例中采用壓力為4GPa，加熱溫度為850℃，保溫時間為20min，斷電保壓冷卻至室溫，其冷卻壓頭的循環(huán)水流量為0.6L/min。。隨后將經(jīng)高壓處理后的冷作模具鋼樣品浸入液氮（-196℃）中停留180?min。最后的回火處理工藝為，加熱溫度為150℃，保溫時間120min，冷卻方式為空冷。其硬度結(jié)果見表1。

實(shí)施例3

實(shí)驗(yàn)工藝過程與實(shí)施例1相同，材料化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)wt%為，C?1.02%，Mn?0.84%，Cr?1.14%，W?1.32%，0.30%Si。本實(shí)施例中采用的高壓處理與實(shí)施例1相同。隨后將經(jīng)高壓處理后的冷作模具鋼樣品浸入液氮（-196℃）中停留150?min。最后的回火處理工藝為，加熱溫度為150℃，保溫時間60min，冷卻方式為空冷。其硬度結(jié)果見表1。

表1?不同狀態(tài)下冷作模具鋼硬度的測試結(jié)果

注：上表中常規(guī)熱處理工藝為：加熱830℃保溫30min油冷后，再經(jīng)180℃保溫2min的回火處理。

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：冷作模具鋼經(jīng)本發(fā)明方法處理后的硬度明顯高于同材質(zhì)的常規(guī)熱處理工藝（淬火+回火）處理的冷作模具鋼的硬度。這說明冷作模具鋼經(jīng)本發(fā)明方法處理后具有較高的硬度值。