一种冷作模具钢基体强韧化热处理工艺制造技术

一种冷作模具钢基体强韧化热处理工艺，属于冷作模具钢热处理技术领域。步骤包括：首道次高温奥氏体化：将原料或模具坯以30℃/h～50℃/h的升温速率加热至1140～1180℃，到温后保温1～2h，之后油冷或快速高压气冷至150℃以下；高温回复处理：原料或模具坯立即进行高温加热回复处理，以室温装炉，之后随炉以30℃/h～50℃/h的升温速率升温，加热至840

【技术实现步骤摘要】
一种冷作模具钢基体强韧化热处理工艺


[0001]本专利技术属于冷作模具钢热处理
，特别涉及一种冷作模具钢基体的强韧化热处理工艺。

技术介绍

[0002]冷作模具钢主要用于制造在室温条件下将金属材料压制成型的各式模具，包括冲裁模具，拉伸模具，弯曲、翻边模具，压印模具，冷挤压模具，冷镦模具，辊压模具和粉末压制模具等。由于在室温冷状态下对金属进行成形加工，因此冷作模具在工作过程中所承受的应力和摩擦力很大，对冷作模具钢的性能要求非常苛刻。零件成形时金属与模具型腔表面发生相对运动，即模具承受相当大的压应力和摩擦力，为保证模具的尺寸精度和表面粗糙度，冷作模具钢必须具有高的耐磨性。冷作模具在工作过程中承受着较大的冲击载荷，为了减少在使用过程中开裂、折断、崩刃等形式的损坏，要求冷作模具钢基体具有良好的韧性性能。金属产品成型时，模具表面与被成型材料发生相对摩擦运动，两种金属的原子发生相互扩散，在一定压力下会出现被加工金属粘附在模具型腔表面，即出现“结疤”现象，从而降低模具刃口的锋利程度或影响型腔表面的粗糙度，导致降低模具的使用寿命和产品的质量，模具钢的应具有良好的抗粘着性能，要求冷作模具钢基体应具有良好的强度性能。为了提高耐磨性，冷作模具钢通常以较高的碳和碳化物形成元素合金化，形成大量坚硬碳化物，提高钢材的耐磨性能。然而，碳化物的恶化冲击韧性的关键影响因素，碳化物的颗粒尺寸越大、尖角形状越明显，钢基体的冲击韧性越低。因此，冷作模具钢耐磨性和韧性是一对矛盾的性能指标，常规高耐磨冷作模具钢无法克服基体强韧性不足的问题。本专利技术提供一种提高冷作模具钢基体强韧性的热处理工艺技术，对提高冷作模具钢的服役寿命具有重要意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种冷作模具钢的基体强韧化热处理工艺，通过冷作模具钢基体组织强度和韧性提升的技术思路，提高冷作模具钢的抗开裂、崩韧、折断性能，同时提高冷作模具钢的抗粘着性能，进而改善提高冷作模具的服役性能和使用寿命。
[0004]本专利技术基于常规Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1等含有大量碳化物第二相的冷作模具钢基础上，利用热处理工艺调控，可同时细化碳化物、基体组织晶粒尺寸、板条马氏体亚结构，进而同时提高冷作模具钢基体的强度和韧性。其技术方案为：
[0005]热处理材料为冷作模具钢材料或模具预加工毛坯，具体步骤及控制的技术参数如下：
[0006]一种冷作模具钢基体强韧化热处理工艺，包括以下步骤：
[0007](1)首道次高温奥氏体化：将原料或模具坯以30℃/h～50℃/h的升温速率加热至1140～1180℃，到温后保温1～2h，之后油冷或快速高压气冷至150℃以下；
[0008](2)高温回复处理：按照步骤(1)完成冷却以后，原料或模具坯立即进行高温加热
回复处理，与步骤(1)的时间间隔不能大于1h；以室温装炉，之后随炉以30℃/h～50℃/h的升温速率升温，加热至840
‑
860℃，保温1.9
‑
2.1h，出炉空冷至室温；
[0009](3)第二道次奥氏体化：按照步骤(2)完成冷却以后，原料或模具坯加热至1040
‑
1060℃，保温0.4
‑
0.6h，油冷或快速高压气冷至150℃以下；
[0010](4)第三道次奥氏体化：按照步骤(3)完成冷却以后，原料或模具坯以30℃/h～50℃/h的升温速率加热至1010～1030℃，与步骤(3)的时间间隔不能大于1h；在1010～1030℃保温13
‑
17min，油冷或快速高压气冷至150℃以下；
[0011](5)高温回火处理：按照步骤(4)完成冷却以后，原料或模具坯立即进行高温加热回火处理，与步骤(4)的时间间隔不能大于1h；以室温装炉，之后随炉升温至500～540℃，保温0.9
‑
1.1h；该回火步骤连续重复2次。
[0012]进一步地，步骤(1)中，油冷或快速高压气冷至20
‑
150℃。
[0013]进一步地，步骤(2)中，与步骤(1)的时间间隔为0.1h
‑
1h。
[0014]进一步地，步骤(3)中，原料或模具坯加热至1050℃，保温0.5h，油冷或快速高压气冷至20
‑
150℃。
[0015]进一步地，步骤(3)中，原料加热以70
‑
90℃/h的升温速率升温。
[0016]进一步地，步骤(4)中，与步骤(3)时间间隔为0.1h
‑
1h；在1010～1030℃保温15min，油冷或快速高压气冷至20
‑
150℃。
[0017]进一步地，步骤(5)中，与步骤(4)的时间间隔为0.1h
‑
1h。
[0018]进一步地，所述热处理工艺适用的冷作模具钢的钢种为Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V。
[0019]本专利技术的实施包括以下技术效果：
[0020]传统Cr12型冷作模具钢的热处理工艺为淬火温度为1030℃，回火温度为180～230℃或510～540℃。本专利技术采用三次奥氏体化、一次高温回复处理、两次回火处理的的热处理工艺技术，进而提高模具的冷作模具钢的抗开裂、崩韧、折断性能，同时提高冷作模具钢的抗粘着性能。
[0021]首先采用较高温度的奥氏体化处理，一方面，使原材料中奥氏体晶粒不均匀的现象得到改善，使奥氏体晶粒充分均匀化。同时利用合金元素的高温扩散，实现基体组织的充分均匀，避免由于偏析引起韧性降低；第二方面，实现大颗粒碳化物溶解，尺寸变小，更多合金元素融入奥氏体中，为后续高温回复析出细小碳化物做准备；第三方面，使尖角处(曲率半径大)合金元素向平直处(曲率半径小)扩散，实现碳化物的形状更圆润，减小尖角引起的冲击韧性恶化。
[0022]经过第一道次高温奥氏体化处理以后，随后进行高温回复处理。经过高温奥氏体均匀化快冷后形成的均匀马氏体钢组织，其组织是高度不稳定的。不稳定的因素就包括与马氏体中的位错或孪晶的精细结构有关的应变能。高的应变能提供了回复的驱动力，利用高温加热，使马氏体发生回复过程。此过程中，显微组织不发生变化，但晶体中的缺陷密度和它们的分布将发生变化。回复之后又将会发生再结晶现象，利用此再结晶细化晶粒。同时，高温回复过程原有固溶的大量合金元素将会以细小碳化物形式析出，利用高温回复作用，增加细小碳化物数量，增加耐磨性。通过工艺实施，可将2μm以下碳化物的百分比提高3％以上。
[0023]经过高温回复处理后，进行第二道次奥氏体化处理。基于高温回复后良好的组织
和碳化物状态，通过奥氏体加热的重结晶现象，细化奥氏体晶粒尺寸。由于高温回复后弥散细小的碳化物数量增加，因此在奥氏体重结晶过程中阻碍晶粒尺寸长大的第二相质点更多，能够获得更加细小的奥氏体晶粒尺寸。
[0024]经过第二次奥氏体化后，立即进行第三次奥氏体化。利用多次重结晶效应在第二次奥氏体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冷作模具钢基体强韧化热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)首道次高温奥氏体化：将原料或模具坯以30℃/h～50℃/h的升温速率加热至1140～1180℃，到温后保温1～2h，之后油冷或快速高压气冷至150℃以下；(2)高温回复处理：按照步骤(1)完成冷却以后，原料或模具坯立即进行高温加热回复处理，与步骤(1)的时间间隔不能大于1h；以室温装炉，之后随炉以30℃/h～50℃/h的升温速率升温，加热至840
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860℃，保温1.9
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2.1h，出炉空冷至室温；(3)第二道次奥氏体化：按照步骤(2)完成冷却以后，原料或模具坯加热至1040
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1060℃，保温0.4
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0.6h，油冷或快速高压气冷至150℃以下；(4)第三道次奥氏体化：按照步骤(3)完成冷却以后，原料或模具坯以30℃/h～50℃/h的升温速率加热至1010～1030℃，与步骤(3)的时间间隔不能大于1h；在1010～1030℃保温13
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17min，油冷或快速高压气冷至150℃以下；(5)高温回火处理：按照步骤(4)完成冷却以后，原料或模具坯立即进行高温加热回火处理，与步骤(4)的时间间隔不能大于1h；以室温装炉，之后随炉升温至500～540℃，保温0.9
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1.1h；该回火步...

【专利技术属性】
技术研发人员：迟宏宵，周健，马党参，刘继浩，
申请(专利权)人：钢铁研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：