[發(fā)明專利]一種納米化低合金耐磨抗腐鋼模具的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610248150.3
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN105803341B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳斌;張榮福;印玲;趙亞紅;陸一鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 上海瀚氏模具成型有限公司
• 主分類號: C22C38/18
• 分類號: C22C38/18;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/12;C22C38/08;C21D7/04;C21D9/00;C23C8/58
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合金鋼模具技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種納米化低合金耐磨抗腐鋼模具的制備方法。

背景技術(shù)

20世紀(jì)的社會需求和技術(shù)發(fā)展形成了目前的高強(qiáng)度低合金鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、超高強(qiáng)度鋼、不銹耐蝕鋼、耐熱鋼、工具鋼、模具鋼、軸承鋼等合金鋼品種體系。進(jìn)入21世紀(jì)后,高層建筑、深層地下和海洋設(shè)施、大跨度重載橋梁、輕型節(jié)能汽車、石油開采和長距離油氣輸送管線、軍用艦艇、航空航天器、高速鐵路設(shè)施、能源設(shè)施等國民經(jīng)濟(jì)的各個部門都需要性能高、使用壽命長且成本低的新型合金鋼。合金鋼的開發(fā)現(xiàn)狀可以描述為高性能化和多品種化。

提高模具鋼的潔凈度是模具鋼的發(fā)展方向之一。研究表明：SKD 61(4Cr5MoSiV1)鋼的磷含量從0.03％降低至0.01％后，可以使模具鋼淬火回火后的沖擊韌性提高1倍。如果磷含量進(jìn)一步降低到0.001％,模具鋼的沖擊韌性可提高2倍。降低模具鋼的氧含量也可以提高沖擊韌性。國外先進(jìn)模具鋼的氧含量小于15×10^-6。

模具鋼的另一個發(fā)展方向是提高等向性。改善模具鋼橫向韌性和塑性，使之接近縱向性能，模具的使用壽命就會大幅度提高。近20年來，各鋼廠都在致力于開發(fā)高等向性模具鋼，如奧地利伯樂鋼廠開發(fā)的ISODISC、日本日立金屬的ISOTROPY、日本高周波的MICROFINED等。高等向性模具鋼的橫向韌性和塑性值相當(dāng)于縱向性能的80-95％，比一般模具鋼高40-60％。

QPQ鹽浴復(fù)合處理技術(shù)是近年來新發(fā)展起來的滲氮+氧化處理技術(shù)，實(shí)際上是一種鹽浴復(fù)合處理技術(shù)，其主體技術(shù)是鹽浴滲氮或鹽浴氮碳共滲，然后再加上一道氧化工序。QPQ復(fù)合處理技術(shù)是由鹽浴滲氮技術(shù)演變而來。QPQ鹽浴復(fù)合處理技術(shù)是一種可以同時大幅度提高金屬表面的耐磨性、耐蝕性，而工件幾乎不變形的新的金屬表面強(qiáng)化改性技術(shù)。QPQ鹽浴復(fù)合處理技術(shù)則具有變形小、處理時間短，節(jié)能效果顯著的優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)的QPQ處理技術(shù)具有滲層較薄，不能滿足即承受摩擦磨損又需要具有良好耐蝕性的工件的需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種納米化低合金耐磨抗腐鋼模具的制備方法。

本發(fā)明目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種納米化低合金耐磨抗腐鋼模具的制備方法，包括以下步驟：

(1)將模具原料依次進(jìn)行冶煉澆注、軋制，得到低合金鋼；

(2)將低合金鋼加工，得到低合金鋼模具；

(3)將低合金鋼模具依次進(jìn)行納米化處理、氮化處理、氧化處理、浸油處理，得到表面納米化低合金鋼模具。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中的模具原料，由下述質(zhì)量百分比的原料組成：

C 0.08-0.12％、Cr 1.20-1.45％、Si 0.40-0.45％、Mn 0.33-0.38％、Mo 0.17-0.24％、Ni 0.05-0.15％、Nb 0.05-0.08％、Pd 0.15-0.35％、P 0.002-0.008％、S 0.002-0.008％，余量為Fe。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中的冶煉澆注為依次進(jìn)行電弧爐初煉，鋼包RH處理和LF處理。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中的軋制包括均熱處理、軋制和冷卻，其中均熱處理是在1100-1150℃的加熱爐中均熱4-6小時，軋制的開軋溫度為950-1050℃、終軋溫度為840-880℃，軋制速度為3-5m/s，冷卻速度為5-10℃/s、冷卻后的終溫度為650-680℃。

優(yōu)選地，所述步驟(3)中的納米化處理為利用功率為280-480W的鎢合金刀具以10-20KHZ的頻率沖擊所述低合金鋼模具的表面；沖擊能量產(chǎn)生450-650MPA的壓應(yīng)力；使被沖擊部位得以強(qiáng)化從而實(shí)現(xiàn)納米化，在表面形成納米-微米梯度結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述步驟(3)中的氮化處理為將納米化的低合金鋼模具放入坩鍋，加熱至450℃，加入氧化鹽2-5kg開始化鹽至氧化鹽熔化；再將基鹽分次加入坩堝中，加熱基鹽全部熔化后鹽浴面上升到距離坩堝上部邊緣120mm時停止加入基鹽，加入調(diào)整鹽1-2kg，在200-350℃條件下運(yùn)行2.5h。