[發明專利]一種用于H13模具鋼的氮化工藝

在審

• 申請號: 201510852056.4
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN105369189A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發明（設計）人: 張晨;權仁澤
• 申請（專利權）人: 太倉久信精密模具股份有限公司
• 主分類號: C23C8/26
• 分類號: C23C8/26;C21D1/18
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 張海英;林波

技術領域

本發明涉及氮化熱處理工藝技術領域，尤其涉及一種用于H13模具鋼的氮化工藝。

背景技術

H13模具鋼由于具有高強度、高韌性、良好的回火穩定性、較高的耐冷熱疲勞性能及價格適中的優點，已成為國際上廣泛應用的一種模具鋼，可作為壓鑄模、熱鍛模、熱擠壓模、芯棒、模鍛用鍛模、精鍛機上的鍛模、壓力機上鍛模及銅、鋁及其合金的壓鑄模等；作為熱作模具時，在服役中反復與高溫狀態的加工材料接觸，在周期性的交變應力作用下，模具材料尤其是表層組織將會發生變化，性能也會相應的發生改變，最終導致失效，主要失效形式有熱疲勞、熱磨損、腐蝕和塑性變形等。因此，為提高H13模具鋼的表面硬度、耐蝕、和抗粘結等性能，需對其進行表面處理，保持模具心部原有強度與韌性的同時有效提高其表面強度，提高其使用壽命，常對H13模具鋼的表面做氮化熱處理工藝。

氮化熱處理，是指一種在一定溫度下、一定介質中使氮原子滲入工件表層的化學熱處理工藝。經氮化熱處理的制品具有優異的耐磨性、耐疲勞性、耐蝕性及耐高溫的特性。但是，傳統的氮化熱處理工藝，工件氮化后形成大量的不良組織，例如脈狀組織和白亮層，而且表面硬度變化梯度陡。脈狀組織及白亮層是一種氮鐵化合物，是在一定溫度下，氮離子滲入工件的金屬表面中形成的。脈狀組織及白亮層在光學顯微鏡下觀察呈白色，具有耐腐蝕性。脈狀組織主要分布在滲層內部，而白亮層主要覆蓋在金屬表面；該類氮鐵化合物具有較好的抗磨損性能，但其同時又硬且脆，不宜受沖擊載荷，特別是對于應用于高速鍛造設備中的模具，例如H13模具鋼材料，在加工氮化后的模具時，沖擊載荷大、冷熱交替加工，使模具表面產生大量不良組織，使模具的表面出現剝落及掉塊的現象。采用傳統的氮化工藝較難控制該類不良氮化組織，往往要采用人工進行氮化參數的控制，穩定性較差，不能有效控制脈狀組織及白亮層等不良組織的產生。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種用于H13模具鋼的氮化工藝，有效控制H13模具鋼氮化時產生的不良組織，處理得到的H13模具鋼樣滲層厚、硬度梯度平緩，提高了H13模具鋼的使用壽命。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種用于H13模具鋼的氮化工藝，包括以下步驟：

1)硬度篩選：H13模具鋼經淬火回火工藝后進行硬度篩選，篩選出奧氏體含量低于5％的H13模具鋼；

2)預處理：將經步驟1)篩選出的H13模具鋼的表面進行清洗、磨光預處理；

3)充氮氣：將經步驟2)預處理的H13模具鋼放入真空式氣體氮化爐中，抽真空后通入氮氣復壓，并保持正壓；

4)加熱：向真空式氣體氮化爐中通入氮氣、二氧化碳、氨氣，加熱升溫至500～530℃，保持氮勢為3.8～4，保溫5～7小時，進入強滲階段；

5)繼續加熱：向真空式氣體氮化爐中通入氮氣、二氧化碳、氨氣，繼續加熱升溫至530～560℃，保持氮勢為0.8～1.2，保溫5～7小時，進入擴散階段；

6)冷卻：經步驟5)加熱結束后，降溫至100℃時將H13模具鋼從真空式氣體氮化爐中取出，冷卻至室溫。

其中，步驟1)中，所述淬火回火工藝為：將H13模具鋼加熱至1030℃后淬火、500℃回火，經淬火回火處理，使H13模具鋼的使用壽命更長。

其中，步驟2)中，所述清洗、磨光預處理具體過程為：將經步驟1)篩選出的H13模具鋼用丙酮清洗表面油污，然后對表面進行磨光處理。

其中，步驟3)的具體過程為：將經步驟2)預處理的H13模具鋼放入真空式氣體氮化爐中，抽真空至1mbar，以1.5L/h的流量通入氮氣復壓，并保持正壓。需要說明的是，所述的正壓為稍大于正常大氣壓，使爐內不是負壓狀態。

其中，步驟4)中，向真空式氣體氮化爐中通入氮氣、二氧化碳、氨氣，加熱升溫至520～530℃，保持氮勢為3.9，保溫6小時，進入強滲階段。

其中，步驟5)中，向真空式氣體氮化爐中通入氮氣、二氧化碳、氨氣，繼續加熱升溫至530～540℃，保持氮勢為1，并保溫6小時，進入擴散階段。

其中，步驟6)中，所述的降溫以200℃/h的速度進行降溫。

其中，步驟6)的具體過程為：以1.5L/h的流量往真空式氣體氮化爐中通入氮氣，以200℃/h的速度降溫至100℃時，將H13模具鋼從真空式氣體氮化爐中取出，冷卻至室溫。