本发明专利技术公开了一种粉末冶金耐磨高韧性模具钢及其加工工艺，包括以下工艺：(1)热等静压：取H13钢粉末、碳化铬改性粉末混合，热等静压，形成复合材料；(2)热处理：依次进行淬火、退火热处理，得到模具钢；所述碳化铬改性粉末为金属层包覆碳化铬粉末的核壳结构；金属层由内至外依次为硼碳化铬层和金属镍层。本发明专利技术通过在碳化铬粉末表面负载硼碳化铬、金属镍，形成碳化铬改性粉末，与H13钢粉末混合，采用粉末冶金工艺制备模具钢，利用硼碳化铬、金属镍与铁间的反应，提高碳化铬在H13钢中的润湿度，降低孔隙，促进碳化铬、H13钢粉末接触处烧结颈的形成、长大，提高所制模具钢的硬度、强度、韧性和耐磨性。耐磨性。
【技术实现步骤摘要】
一种粉末冶金耐磨高韧性模具钢及其加工工艺
[0001]本专利技术涉及
，具体为一种粉末冶金耐磨高韧性模具钢及其加工工艺。
技术介绍
[0002]我们将用来制造冷冲模、热锻模、压铸模等模具的钢种称为模具钢。模具作为机械制造、无线电仪表、电机、电器等工业产业中制造零件的主要加工工具，按照使用场景，可分为冷轧模具钢、热轧模具钢和塑料模具钢。其质量直接影响着压力加工工艺的质量、产品的精度产量和生产成本，除了靠合理的结构设计和加工精度外，而模具的质量与使用寿命主要受模具材料和热处理的影响。传统的模具钢利用铸锻生产得到，改善组织质量主要依靠高温开坯、锻造、轧制、热处理等热加工手段，随着市场对耐磨高韧等高品质模具钢的需求，现有的铸锻工艺已难以实现更高性能模具钢的制造。因此，我们提出一种粉末冶金耐磨高韧性模具钢及其加工工艺。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于提供一种粉末冶金耐磨高韧性模具钢及其加工工艺，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种粉末冶金耐磨高韧性模具钢的加工工艺，包括以下工艺：
[0005](1)热等静压：取H13钢粉末、碳化铬改性粉末混合，热等静压，得到复合材料；
[0006](2)热处理：依次进行淬火、退火热处理，得到模具钢；
[0007]所述碳化铬改性粉末为金属层包覆碳化铬粉末的核壳结构；金属层由内至外依次为硼碳化铬层和金属镍层。
[0008]进一步的，所述碳化铬改性粉末由以下工艺制得：
[0009]S1.1.取碳化铬粉末，在三氯化硼、甲烷、氢气气氛中，进行高温沉积，沉积温度为1100～1200℃，沉积时间为5～10min；得到碳化硼层；产物为碳化硼层包覆碳化铬粉末的结构(碳化硼@碳化铬粉末)；
[0010]S1.2.取上一步骤产物，与铬、无水氯化钠、无水氯化钾混合，置于700～1200℃温度下，保温100～150min；得到硼碳化铬层；产物为硼碳化铬层包覆碳化铬粉末的结构(硼碳化铬@碳化铬粉末)；
[0011]S1.3.取上一步骤产物，置于含有硫酸镍、水合肼的镀液中，65～75℃温度条件下，施镀50～75min；水洗，干燥，得到金属镍层，制得碳化铬改性粉末。
[0012]进一步的，所述(1)包括以下工艺：
[0013]取H13钢粉末、碳化铬改性粉末混合，球磨；
[0014]在200～250MPa的压力下，保压1～15min，模压成型；
[0015]在高纯氩气气氛保护下，进行热等静压，工艺为：温度1100～1200℃，压力110～150MPa，时间4～5h，得到复合材料。
[0016]在上述技术方案中，以碳化铬粉末为核心，在其表面沉积碳化硼，并利用碳化硼与铬、无水氯化钠、无水氯化钾间的反应生成硼碳化铬，形成硼碳化铬@碳化铬的包覆结构，并在外层镀有金属镍，得到由内至外成分依次为碳化铬、硼碳化铬、金属镍的碳化铬改性粉末；将其与H13钢粉末球磨共混，静压烧结；
[0017]碳化铬粉末的最外层为金属镍，在烧结过程中发生软化，与H13钢间相互扩散，二者融为一体，减少复合材料中的孔隙数量和大小，提高其致密度、界面强度，所制复合材料的密度、硬度、抗拉强度能够得到有效提高，实现碳化铬在H13钢中的第二相强化作用；所制复合材料缩小的界面间隙，加强了对碳化铬的控制，降低复合材料的摩擦系数和磨损；又，表面金属镍层与H13钢中的铁互溶，能够在后续热处理工艺中形成有利金相，进一步提高所制复合材料的强度和韧性；并能够降低硼碳化铬层的敏感性，促进其更优效果的实现；
[0018]碳化铬改性粉末的核心为碳化铬粉末，其表面负载有硼碳化铬，能够与铁、镍发生化学键结合，在复合材料中实现渗透、固溶，相互扩散，促进碳化铬粉末在复合材料中的均一分布，提高碳化铬与H13钢间结合强度，利于增强碳化铬、H13钢粉末所制复合材料的力学性能；同时促进碳化铬、H13钢粉末接触处烧结颈的形成、长大，进一步降低复合材料的摩擦系数和磨损率，提高其耐磨性能；
[0019]通过控制H13钢粉末、碳化铬改性粉末的粒径及其比例，那个避免粉末颗粒间的团聚，并确保颗粒间实质接触的发生，降低所制复合材料的孔隙率，以提高其致密度；在烧结工艺中，随着温度的逐渐升高，粉末间的接触应力消失，粉末开始回复和再结晶，颗粒开始表面扩散，表面的氧化物还原，复合材料内的气体在孔隙封闭前排出；液相出现并沿内晶界渗入、溶蚀，细化晶粒，发生二次重排，烧结体迅速致密化，碳化铬改性粉末分布弥散，所制复合材料的力学性能得到改善；
[0020]进一步的，所述(2)包括以下工艺：
[0021]S2.1表面处理：
[0022]取H13钢、Ni60A、碳化硼、铜、硼化钛、二氧化铈，加热，1500～1600℃精炼10～20min；得到熔体；
[0023]雾化，喷射沉积在复合材料的表面，工艺为：雾化气体为高纯氮气，雾化压力为0.4～0.6MPa；
[0024]电子束扫描，工艺为：束流3mA，电子枪移动速度240～360mm/min，加速电压60kV；
[0025]S2.2热处理：
[0026]去应力退火：将复合材料冷却至400～500℃，加热至680～750℃，保温2～4h，出炉空冷；
[0027]淬火：空冷至300～400℃后，以50～120℃/h的升温速率升温至775～805℃，预热保温2～4h；再以50～120℃/h的升温速率升温至1060～1100℃，保温1～2h；出炉空冷至50～100℃；
[0028]退火：升温至860～920℃，保温4～6h；冷却至720～740℃，保温6～8h；二次升温至850～880℃，保温4～6h；二次冷却至720～740℃，保温6～8h；冷却至400～500℃，出炉空冷；得到模具钢。
[0029]进一步的，所述H13钢、Ni60A、碳化硼、铜、硼化钛、二氧化铈的质量比为(50～75):(25～50):(9～11):(7.0～7.5):(3.0～3.5):(0.3～3.0)。
[0030]进一步的，二氧化铈的平均粒径为50nm；硼化钛的平均粒径为50μm；碳化硼的平均粒径为3μm。
[0031]在上述技术方案中，以H13钢、Ni60A作为复合基体，添加碳化硼粉末、铜、硼化钛粉末、二氧化铈粉末熔融混合，形成固溶体，喷射在复合材料的表面形成涂层，记为表面涂层；喷射出的金属在热处理后，晶粒更为细小，组织均一，无宏观偏析，能够在后续热加工中促进再结晶的进行，闭合复合材料的表面孔隙，进一步提高模具钢的致密度，利于其强度的改善；
[0032]而后对表面涂层进行电子束扫描，实现表面烧结，H13钢、Ni60A、二氧化铈混合对模具钢进行表面强化，二氧化铈被吸附在缺陷区，实现对空洞缺陷的修复，占据晶粒粗化生长所需空间，促进致密组织结构和弥散强化，提高复合镀层的塑性；并能够细化晶粒尺寸、均一组织，使得模具钢表面涂层具有更为完整的组织结构，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种粉末冶金耐磨高韧性模具钢的加工工艺，其特征在于：包括以下工艺：(1)热等静压：取H13钢粉末、碳化铬改性粉末混合，热等静压，得到复合材料；(2)热处理：进行淬火、退火热处理，得到模具钢；所述碳化铬改性粉末为金属层包覆碳化铬粉末的核壳结构；金属层由内至外依次为硼碳化铬层和金属镍层。2.根据权利要求1所述的一种粉末冶金耐磨高韧性模具钢的加工工艺，其特征在于：所述碳化铬改性粉末由以下工艺制得：S1.1.取碳化铬粉末，在三氯化硼、甲烷、氢气气氛中，进行高温沉积，沉积温度为1100～1200℃，沉积时间为5～10min；得到碳化硼层；S1.2.取上一步骤产物，与铬粉、无水氯化钠、无水氯化钾混合，置于700～1200℃温度下，保温100～150min；得到硼碳化铬层；S1.3.取上一步骤产物，置于含有硫酸镍、水合肼的镀液中，65～75℃温度条件下，施镀50～75min；水洗，干燥，得到金属镍层，制得碳化铬改性粉末。3.根据权利要求1所述的一种粉末冶金耐磨高韧性模具钢的加工工艺，其特征在于：所述(1)包括以下工艺：取H13钢粉末、碳化铬改性粉末混合，球磨；在200～250MPa的压力下，保压1～15min，模压成型；在高纯氩气气氛保护下，进行热等静压，工艺为：温度1100～1200℃，压力110～150MPa，时间4～5h，得到复合材料。4.根据权利要求1所述的一种粉末冶金耐磨高韧性模具钢的加工工艺，其特征在于：所述(2)包括以下工艺：S2.1表面处理：取H13钢、Ni60A、碳化硼、铜、硼化钛、二氧化铈，加热，1500～1600℃精炼10～20min；得到熔体；雾化，喷射沉积在复合材料的表面，工艺为：雾化气体为高纯氮气，雾化压力为0.4～0.6MPa；电子束扫描，工艺为：束流3mA，电子枪移动速度240～360mm/min，加速电压60kV；S2.2热处理：去...
【专利技术属性】
技术研发人员：龙志慧，龙踞海，
申请(专利权)人：珠海市龙圣模具材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。