一种获得工模具钢超细组织的热处理方法技术

本发明专利技术涉及一种获得工模具钢超细组织的热处理方法，可使工模具钢组织中形成大量弥散分布的纳米级碳化物，使组织超细化，提高工模具钢强度。本发明专利技术的主要特点是：工模具钢充分奥氏体化后，以15℃/min以上的冷却速度，降温至660～720℃并等温1h～6h后，炉冷至500℃左右，空冷。采用本方法可使工模具钢组织获得大量弥散分布的纳米级碳化物，产品具有组织均匀细小、强度高的优点。

A heat treatment method for obtaining ultrafine structure of die steel

The invention relates to a heat treatment method for obtaining ultra-fine structure of tool and die steel, which can form a large number of dispersed nano-carbides in the structure of tool and die steel, make the structure ultra-fine and improve the strength of tool and die steel. The main characteristics of the invention are: after fully austenitizing the tool and die steel, cooling rate of 15 c/min or more, cooling to 660 720 C and isothermal for 1 h to 6 h, furnace cooling to 500 C or so, air cooling. By this method, a large number of nano-carbides with dispersed distribution can be obtained in the structure of tool and die steel. The product has the advantages of uniform microstructure, fine structure and high strength.

【技术实现步骤摘要】
一种获得工模具钢超细组织的热处理方法
本专利技术涉及一种获得工模具钢超细组织的热处理方法，具体涉及一种使工模具钢组织超细化、获得纳米级碳化物、提高工模具钢强度的工艺。
技术介绍
工模具钢(高速钢和模具钢)因具有高硬度、高耐磨性等优点，主要用于制造复杂切削工具、精密模具等，是高端装备制造业的重要基础材料。通过高碳高合金的成分设计，工模具钢中形成大量硬质、稳定的合金碳化物，对材料性能具有十分重要的影响。通过热处理工艺，可以调控碳化物数量、尺寸、类型及分布，提高工模具钢硬度、强度、耐磨性、红硬性等，从而提升工模具的使用寿命。高温淬火和回火工艺是工模具钢热处理强化的重要工艺。通过淬火使合金元素固溶，并通过回火使元素从基体中脱溶析出，获得大量弥散分布、与基体共格的纳米级碳化物(尺寸通常在三四十纳米以下)，产生显著的强化作用，提高材料的硬度和强度。退火是工模具钢另一常用的热处理工艺。通过加热至某一温度后缓慢冷却，消除基体缺陷，同时析出尺寸较大的亚微米级碳化物(通常四五百纳米以上)，该碳化物与基体无共格关系，强化作用不明显。利用退火可以软化基体，为淬回火处理做好组织准备，随后再利用淬回火获得纳米级碳化物，提升工模具钢强度和硬度。通过退火、淬火、回火多道反复热处理，可以获得大量的纳米级碳化物，但多道次热处理不仅延长了热处理工艺流程、增加成本，同时高温热处理过程中，基体晶粒容易长大粗化，对材料韧性产生损害。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的在于提供了一种获得工模具钢超细组织的热处理方法，可在退火过程中获得大量弥散分布的纳米级碳化物，实现工模具钢组织超细化，提高材料强度。技术方案：与传统退火工艺获得尺寸较大的亚微米级碳化物(四五百纳米以上)、使材料软化相比，本专利技术控制退火热处理过程，获得纳米级碳化物超细组织、提高强度。具体工艺步骤如下：1)奥氏体化加热：将工模具钢加热到奥氏体化温度以上保温，充分奥氏体化；2)快速冷却：使工模具钢快速冷却至等温温度区间，避免在高温区缓冷；3)等温处理：在等温温度区间等温处理，使基体充分转变；4)炉冷至500℃左右，空冷。其中，所述步骤2)中快速冷却冷，却速度在15℃/min以上；所述步骤3)中的等温温度区间为660～720℃；所述步骤3)中等温处理的时间为1h～6h。有益效果：本专利技术通过将奥氏体化后的工模具钢在高温段以15℃/min以上的冷却速度快速冷却，有效避免了高温阶段组织粗化问题。通过在660～720℃等温，调控碳化物析出行为，获得大量弥散析出的纳米级碳化物，尺寸一百纳米以下，使组织超细化。与现有工模具钢退火工艺及产品相比，采用上述工艺方案，不仅缩短了热处理时间、简化了工艺流程，而且使组织中碳化物显著细化，提升工模具钢强度。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术的工艺方法进行详细说明。实施例1：对经过熔炼、精炼、电渣重熔、锻造、热轧得到的M42钢进行如下处理：(1)将工模具钢加热到860℃保温，充分奥氏体化；(2)使工模具钢以20℃/min以上的冷却速度快速冷却；(3)冷却至680℃等温4h，使组织充分转变；(4)炉冷至500℃左右，空冷。实施例2：对经过熔炼、精炼、电渣重熔、锻造、热轧得到的M42钢进行如下处理：(1)将工模具钢加热到880℃保温，充分奥氏体化；(2)使工模具钢以25℃/min以上的冷却速度快速冷却；(3)冷却至660℃等温6h，使组织充分转变；(4)炉冷至500℃左右，空冷。实施例3：对经过熔炼、精炼、电渣重熔、锻造、热轧得到的M42钢进行如下处理：(1)将工模具钢加热到880℃保温，充分奥氏体化；(2)使工模具钢以15℃/min以上的冷却速度快速冷却；(3)冷却至720℃等温2h，使组织充分转变；(4)炉冷至500℃左右，空冷。实施例4：对经过熔炼、精炼、电渣重熔、锻造、热轧得到的M2钢进行如下处理：(1)将工模具钢加热到860℃保温，充分奥氏体化；(2)使工模具钢以25℃/min以上的冷却速度快速冷却；(3)冷却至680℃等温5h，使组织充分转变；(4)炉冷至500℃左右，空冷。实施例5：对经过熔炼、精炼、电渣重熔、锻造、热轧得到的M2钢进行如下处理：(1)将工模具钢加热到880℃保温，充分奥氏体化；(2)使工模具钢以20℃/min以上的冷却速度快速冷却；(3)冷却至700℃等温3h，使组织充分转变；(4)炉冷至500℃左右，空冷。实施例6：对经过熔炼、精炼、电渣重熔、锻造、热轧得到的M2钢进行如下处理：(1)将工模具钢加热到880℃保温，充分奥氏体化；(2)使工模具钢以15℃/min以上的冷却速度快速冷却；(3)冷却至720℃等温2h，使组织充分转变；(4)炉冷至500℃左右，空冷。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种获得工模具钢超细组织的热处理方法，其特征在于该热处理方法包括如下步骤：1）奥氏体化加热：将工模具钢加热到奥氏体化温度以上保温，充分奥氏体化；2）快速冷却：使工模具钢快速冷却至等温温度区间，避免在高温区缓冷；3）等温处理：在等温温度区间等温处理，使基体充分转变；4）炉冷至500℃左右，空冷。

【技术特征摘要】
1.一种获得工模具钢超细组织的热处理方法，其特征在于该热处理方法包括如下步骤：1）奥氏体化加热：将工模具钢加热到奥氏体化温度以上保温，充分奥氏体化；2）快速冷却：使工模具钢快速冷却至等温温度区间，避免在高温区缓冷；3）等温处理：在等温温度区间等温处理，使基体充分转变；4）炉冷至500℃左右，空冷。2.根据权利要求1所述的获得...

【专利技术属性】
技术研发人员：周雪峰，郑志霞，方峰，蒋建清，朱小坤，
申请(专利权)人：东南大学，江苏天工工具有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32