一种超大型塑料模具钢预硬方法技术

本发明专利技术公开一种超大型塑料模具钢预硬方法，采用水、空交替冷却工艺替代传统的水淬油冷工艺，配合特殊的回火工艺，能够降低模块开裂倾向，并且提高硬度均匀性。本发明专利技术采用以下具体工艺路线：正火→退火→保留头尾并修磨表面缺陷→加热淬火，水、空交替冷却→台阶式一次回火→探伤、头尾锯切，硬度检验→二次回火→最终探伤检验和硬度探伤；与现有技术比本发明专利技术的优点主要在于：(1)模块带头尾预硬，降低角部开裂风险；(2)采用多次水、空冷却，返温起到自回火作用，提高模块塑性，降低角部开裂风险；(3)控制冷却后的返温温度范围230℃～260℃，降低了心部横裂风险；(4)通过台阶式回火工艺，提高模块的硬度均匀性；降低热处理投入成本，提高环保水平。

【技术实现步骤摘要】
一种超大型塑料模具钢预硬方法
本专利技术属于塑料模具钢热处理
，具体涉及一种超大型塑料模具钢718HH(厚度800mm～1200mm，宽度1200mm～2000mm，长度大于2500mm，下文简称718HH大模块)预硬方法。
技术介绍
718HH大模块主要应用于汽车保险杠模具，使用硬度(HRC)32～38，随着汽车工业发展，用户对模具的抛光性要求越来越高，硬度均匀性做为影响抛光性的主要因素之一，逐渐引起用户的关注，希望大模块的整体硬度(HRC)差不大于4。其成分质量百分配比(％)为：碳：0.24～0.30，硅不大于0.20，锰：1.40～1.60，磷不大于0.025，硫不大于0.010，铬：1.25～1.45，镍：0.80～1.20，钼：0.45～0.60，钒：0.09～0.15，余为铁及其不可避免的杂质。目前，国内生产718HH大模块的预硬工艺路线多以“正火—退火—头尾锯切—淬火(水淬、油冷)—两次一段式回火”为主，根据规格不同，一般水冷30min～50min，油冷360min～500min，钢材返温低于160℃装炉回火，回火温度为540℃～560℃。该工艺为了保证硬度均匀性，需要尽可能的增加冷却深度，保证模块淬透。淬火过程存在两种开裂风险：角部纵裂和心部横裂。为了防止淬裂，控制冷却强度，导致模块心部马氏体转变量少于其余位置，后经一段式温度回火，心表存在较大硬度差。
技术实现思路
本专利技术公开一种超大型塑料模具钢预硬方法，采用水、空交替冷却工艺替代传统的水淬油冷工艺，配合特殊的回火工艺，可以降低模块开裂倾向，并且提高硬度均匀性。为实现上述目的，本专利技术采用以下具体工艺：⑴工艺路线：正火→退火→保留头尾并修磨表面缺陷→加热淬火(水、空交替冷却)→台阶式一次回火→探伤、头尾锯切，硬度检验→二次回火→最终探伤检验和硬度检验；⑵模块正火+退火后，冷却至室温，探伤确保模块内部无缺陷，并检查模块表面，若存在折叠、裂纹类缺陷需进行修磨，模块保留头尾；⑶模块装炉加热淬火，允许装炉温度不高于350℃，以不大于40℃/h的升温速度升温至650℃±10℃，保温10h，再以不大于60℃/h升温至920℃±10℃，保温20h～35h；⑷淬火加热保温结束后，出炉空冷至大表面心部700℃～750℃快速入水，视模块规格，采用水冷(110min～130min)→空冷(60min)→水冷(60min～70min)→空冷(20min)→水冷(15min～25min)→空冷(返温至最高温230℃～260℃，降至180℃～200℃装炉回火)的冷却工艺交替冷却，冷却过程中需保证水温不高于35℃；⑸一次回火工艺采用台阶式回火，淬火冷却结束后装炉回火，先以250℃±10℃待料5h～10h，再以不大于60℃/h升温至610℃±10℃，保温10h～18h，随炉缓冷至500℃±10℃保温50h～80h，保温结束后随炉缓冷至室温；⑹一次回火冷至室温后进行探伤确认，切除模块头尾，硬度检验，最后进行二次回火，以不大于30℃/h升温至480℃±10℃保温35h～60h后随炉缓冷至室温；⑺最终探伤检验和硬度检验。本专利技术的机理分析及专利技术点：传统的水淬油冷工艺预硬原理为，通过淬火冷却将模块从内到外均转变为淬火组织(一般为马氏体或者贝氏体)，后根据用户需求的硬度值，选取低于临界点A1的某一恒温回火，转变为稳定的回火组织。该工艺关键是要保证模块心表组织的类型和转变量趋于一致，或者说越接近，回火后硬度均匀性越好，因此对模块的冷却强度要求较高。但是在冷却过程存在组织应力和热应力，其中热应力变化规律为：冷却前期表层受拉，心部受压，冷却后期表层受压，心部受拉；组织应力变化规律为：冷却前期表层受压，心部受拉，冷却后期表层受拉，心部受压；当两种应力作用方向相反时相互抵消，作用方向相同时相互迭加，当应力迭加超过钢材的极限强度时，就会造成开裂，尤其是超大规格模块，头尾锯切后加热淬火，模块棱角位置易形成应力集中造成角部纵裂，且油冷时间较长，冷却深度较深，心部冷却后期形成的拉热应力越大，造成心部横裂风险越高。若降低冷却强度，心表组织转变存在差异，差异越大，硬度均匀性越差。本专利技术采用模块带头尾淬火，减少模块容易造成应力集中的棱角，并且采用多次水、空交替冷却，空冷返温可以起到自回火作用，提高模块塑性，降低角部开裂风险。另外，本工艺冷却后期模块表面返温温度较高(230℃～260℃)，冷却强度远远低于传统水淬油冷工艺，大大的减少了冷却后期心部的拉热应力，降低心部横裂风险，这种工艺造成模块心表淬火硬度差异较大，可通过台阶式一次回火来弥补带来的硬度差异，即先短时间采用高温温度回火，将距离模块表面一定深度的淬火组织转变为稳定的回火组织，获得想要的硬度范围，再将温度降至低温温度回火，保温一定时间，基本保留原心部的淬火硬度不被回低。通过高温段回火降低模块近表面一定深度范围的硬度，低温段回火保留住心部的淬火硬度来缩小硬度差，增加硬度均匀性。与现有技术比本专利技术的优点主要在于：能够降低模块开裂倾向，达到提高硬度均匀性的目的，能够降低热处理的投入成本，并提高环保水平；⑴模块带头尾预硬，降低角部开裂风险；⑵采用多次水、空交替冷却工艺，空冷返温可以起到自回火作用，提高模块塑性，降低角部开裂风险；⑶控制冷却结束后的返温温度范围230℃～260℃，降低了心部横裂风险；⑷通过台阶式回火工艺，提高模块的硬度均匀性。具体实施方式下面结合具体实施例进行详细描述和说明。实施例1、实施例2生产钢种：718HH；执行⑴工艺路线：正火→退火→保留头尾并修磨表面缺陷→加热淬火(水、空交替冷却)→台阶式一次回火→探伤、头尾锯切，硬度检验→二次回火→最终探伤检验和硬度检验；实施例1生产规格：960x1310x3100mm；⑵淬火加热，装炉温度200℃，以40℃/h的升温至650±10℃，保温10h，再以60℃/h升温至920±10℃，保温25h；⑶淬火冷却，淬火加热出炉后，模块空冷至大表面心部720℃第一次进水冷却125min，空冷30min，第二次进水冷却70min，空冷20min，第三次进水冷却23min，空冷返温至大表面心部最高温236℃降至190℃装炉进行回火；冷却过程中水温不高于35℃；⑷一次回火，模块冷至大表面心部190℃后装炉回火，以250±10℃待料10h，再以60℃/h升温至610±10℃保温15h，随炉缓冷至500±10℃保温60h，保温结束后随炉缓冷至室温。⑸二次回火，一次回火结束后探伤，切除模块头尾，硬度检验，进行二次回火，以30℃/h升温至480±10℃保温40h后随炉缓冷至室温。⑹采用便捷式硬度计检验两端面硬度，每个端面分别检验四个角部硬度、四个对角线四分之一硬度、和心部硬度，共计9点硬度值，硬度结果如表1；表1硬度(HRC)范围为33.2～36.2，硬度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超大型塑料模具钢预硬方法，其特征在于，预硬方法的工艺路线：正火→退火→保留头尾并修磨表面缺陷→加热淬火，水、空交替冷却→台阶式一次回火→探伤、头尾锯切，硬度检验→二次回火→最终探伤检验和硬度检验；/n所述模块正火+退火后，冷却至室温，探伤确保模块内部无缺陷，并检查模块表面，若存在折叠、裂纹类缺陷需进行修磨，模块保留头尾；/n所述模块装炉加热淬火，允许装炉温度不高于350℃，以不大于40℃/h的升温速度升温至650℃±10℃，保温10h，再以不大于60℃/h升温至920℃±10℃，保温20h～35h；/n所述水、空交替冷却，淬火加热保温结束后，出炉空冷至大表面心部700℃～750℃快速入水，视模块规格，采用水冷

【技术特征摘要】
1.一种超大型塑料模具钢预硬方法，其特征在于，预硬方法的工艺路线：正火→退火→保留头尾并修磨表面缺陷→加热淬火，水、空交替冷却→台阶式一次回火→探伤、头尾锯切，硬度检验→二次回火→最终探伤检验和硬度检验；
所述模块正火+退火后，冷却至室温，探伤确保模块内部无缺陷，并检查模块表面，若存在折叠、裂纹类缺陷需进行修磨，模块保留头尾；
所述模块装炉加热淬火，允许装炉温度不高于350℃，以不大于40℃/h的升温速度升温至650℃±10℃，保温10h，再以不大于60℃/h升温至920℃±10℃，保温20h～35h；
所述水、空交替冷却，淬火加热保温结束后，出炉空冷至大表面心部700℃～750℃快速入水，视模块规格，采用水冷空冷(60min)→水冷(60min～70min)→空冷(20min)→水冷(15min～25min)→空冷(返温至最高温230℃～260℃，降至180℃～200℃装炉回火)的冷却工艺交替冷却，冷却过程中需保证水温不高于35℃；
所述台阶式一次回火，淬火冷却结束后装炉回火，先以250℃±10℃待料5h～10h，再以不大于60℃/h升温至610℃±10℃，保温10h～18h，随炉缓冷至500℃±10℃保温50h～80h，保温结束后随炉缓冷至室温；
所述二次回火，以不大于30℃/h升温至480℃±10℃保温35h～60h后随炉缓冷至室温。


2.根据权利要求1所述一种超大型塑料模具钢预硬方法，其特征在于，所述塑料模具钢为718HH，生产规格：960x1310x3100mm；
所述淬火加热，装炉温度200℃，以40℃/h的升温至650±10℃，保温10h，再以60℃/h升温至920±10℃，保温25h；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦其慧，付博，汪洋，吴鹏，王利，宫春林，孙慎宏，刘作峰，李康，于红，赵腾飞，王金国，李之飞，
申请(专利权)人：东北特殊钢集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21