CN105112634A - 一种热作模具的热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热作模具的热处理工艺，步骤如下：1)初步预热：将模具置于热处理炉中，加热至560-600℃，保温1-2小时；2)加热处理：将模具加热至模具钢的奥氏体化温度，向加热炉内通入甲醇气体进行保护，保温处理2-3小时；3)一次气淬：将模具送入气淬炉内进行气淬处理；4)一次回火：将模具送入590-620℃的回火炉中，保温1-2小时；5)二次气淬：将模具送入气淬炉内进行气淬处理；6)二次回火：将模具送入390-410℃的回火炉中，保温1-2小时；7)油淬处理：将模具送入油淬炉内进行油淬处理；8)三次回火：将模具送入190-220℃回火炉中，保温5-6小时，以增加韧性；9)自然冷却至室温；该工艺分段升温，使整个模具温度均匀，有效的降低热应力和变形。
Description
技术领域
本发明涉及热处理技术领域，具体是一种热作模具的热处理工艺。
背景技术
近年来，随着我国装备制造业的飞速发展，模具产业和模具钢生产企业都取得了长足的进步，同时，热加工行业对模具钢的性能提出了更高的要求。模具需要进行热处理以增强其力学性能。传统的模具热处理工艺，可避免淬火开裂，且获得以马氏体为主的组织状态和较高的强度性能。然而，由于热作模具钢的合金元素含量低、淬透性一般，模具钢的心部区域在油冷淬火时将不可避免的产生上贝氏体组织，模具钢尺寸越大，上贝氏体组织所占的区域就越大。导致材料的使用性能显著降低，恶化模具钢的冲击韧性，对模具的使用安全性存在威胁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热作模具的热处理工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种热作模具的热处理工艺，步骤如下：
1)初步预热：将模具置于热处理炉中，以120-200℃/h的升温速率加热至560-600℃，保温1-2小时；
2)加热处理：将模具以80-100℃/h的升温速率加热至模具钢的奥氏体化温度，向加热炉内通入甲醇气体进行保护，保温处理2-3小时；
3)一次气淬：将经过步骤2)处理后的模具送入气淬炉内进行气淬处理，直至模具工作面的中心部位表面温度达600～650℃；
4)一次回火：将模具送入590-620℃的回火炉中，保温1-2小时；
5)二次气淬：将模具送入气淬炉内进行气淬处理，直至模具工作面的中心部位表面温度达430～480℃；
6)二次回火：将模具送入390-410℃的回火炉中，保温1-2小时；
7)油淬处理：将模具送入油淬炉内进行油淬处理，直至模具工作面的中心部位表面温度达200～230℃；
8)三次回火：将油淬处理后的模具送入190-220℃回火炉中，保温5-6小时，以增加韧性；
9)自然冷却：将模具自然冷却至室温。
作为本发明进一步的方案：步骤2)中模具钢的奥氏体化温度为780-900℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、该热作模具的热处理工艺分段升温，使整个模具温度均匀，有效的降低热应力和变形；2、该热作模具的热处理工艺采用不同温度不同冷却介质的分阶段淬火工艺，保障了热作模具钢的组织性能；3、该热作模具的热处理工艺在淬火后不直接冷却到室温，而是经过第三次回火后，才自然冷却至室温，有效地降低模具淬火的开裂倾向。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种热作模具的热处理工艺，步骤如下：
1)初步预热：将模具置于热处理炉中，以130℃/h的升温速率加热至570℃，保温2小时；
2)加热处理：将模具以80℃/h的升温速率加热至800℃，向加热炉内通入甲醇气体进行保护，保温处理2小时；
3)一次气淬：将经过步骤2)处理后的模具送入气淬炉内进行气淬处理，直至模具工作面的中心部位表面温度达610℃；
4)一次回火：将模具送入600℃的回火炉中，保温1小时；
5)二次气淬：将模具送入气淬炉内进行气淬处理，直至模具工作面的中心部位表面温度达450℃；
6)二次回火：将模具送入390℃的回火炉中，保温1小时；
7)油淬处理：将模具送入油淬炉内进行油淬处理，直至模具工作面的中心部位表面温度达210℃；
8)三次回火：将油淬处理后的模具送入200℃回火炉中，保温5小时，以增加韧性；
9)自然冷却：将模具自然冷却至室温。
实施例2
一种热作模具的热处理工艺，步骤如下：
1)初步预热：将模具置于热处理炉中，以180℃/h的升温速率加热至590℃，保温2小时；
2)加热处理：将模具以100℃/h的升温速率加热至870℃，向加热炉内通入甲醇气体进行保护，保温处理2.5小时；
3)一次气淬：将经过步骤2)处理后的模具送入气淬炉内进行气淬处理，直至模具工作面的中心部位表面温度达640℃；
4)一次回火：将模具送入610℃的回火炉中，保温2小时；
5)二次气淬：将模具送入气淬炉内进行气淬处理，直至模具工作面的中心部位表面温度达470℃；
6)二次回火：将模具送入410℃的回火炉中，保温2小时；
7)油淬处理：将模具送入油淬炉内进行油淬处理，直至模具工作面的中心部位表面温度达220℃；
8)三次回火：将油淬处理后的模具送入210℃回火炉中，保温6小时，以增加韧性；
9)自然冷却：将模具自然冷却至室温。
实施例3
一种热作模具的热处理工艺，步骤如下：
1)初步预热：将模具置于热处理炉中，以150℃/h的升温速率加热至580℃，保温1.5小时；
2)加热处理：将模具以90℃/h的升温速率加热至850℃，向加热炉内通入甲醇气体进行保护，保温处理2.5小时；
3)一次气淬：将经过步骤2)处理后的模具送入气淬炉内进行气淬处理，直至模具工作面的中心部位表面温度达630℃；
4)一次回火：将模具送入600℃的回火炉中，保温1.5小时；
5)二次气淬：将模具送入气淬炉内进行气淬处理，直至模具工作面的中心部位表面温度达450℃；
6)二次回火：将模具送入400℃的回火炉中，保温1.5小时；
7)油淬处理：将模具送入油淬炉内进行油淬处理，直至模具工作面的中心部位表面温度达220℃；
8)三次回火：将油淬处理后的模具送入210℃回火炉中，保温5.5小时，以增加韧性；
9)自然冷却：将模具自然冷却至室温。
实施例4
一种热作模具的热处理工艺，步骤如下：
1)初步预热：将模具置于热处理炉中，以140℃/h的升温速率加热至590℃，保温2小时；
2)加热处理：将模具以80℃/h的升温速率加热至820℃，向加热炉内通入甲醇气体进行保护，保温处理2小时；
3)一次气淬：将经过步骤2)处理后的模具送入气淬炉内进行气淬处理，直至模具工作面的中心部位表面温度达640℃；
4)一次回火：将模具送入590℃的回火炉中，保温2小时；
5)二次气淬：将模具送入气淬炉内进行气淬处理，直至模具工作面的中心部位表面温度达440℃；
6)二次回火：将模具送入390℃的回火炉中，保温1小时；
7)油淬处理：将模具送入油淬炉内进行油淬处理，直至模具工作面的中心部位表面温度达230℃；
8)三次回火：将油淬处理后的模具送入220℃回火炉中，保温6小时，以增加韧性；
9)自然冷却：将模具自然冷却至室温。
对比试验
表1为按传统工艺处理热作模具钢后的力学性能数据及按实施例1、实施例2、实施例3和实施例4的方法处理后的力学性能数据，表2为按传统工艺处理热作模具钢后的力学性能数据及按实施例1、实施例2、实施例3和实施例4的方法处理后的热疲劳性能。
表1在钢材硬度为HRC47-48条件下力学性能对照表
| 性能 | 抗拉强度(MPa) | 冲击功(J) |
| 传统热处理 | 1610 | 15.8 |
| 实施例1 | 1660 | 16.8 |
| 实施例2 | 1690 | 17.0 |
| 实施例3 | 1685 | 16.9 |
| 实施例4 | 1655 | 16.7 |
与传统工艺相比，本发明将模具的抗拉强度平均提高了3.88％，冲击功平均提高了6.64％。
表2在钢材硬度为HRC47-48条件下热疲劳性能对照表(循环1000次)
| 状态 | 20-650℃ | 20-750℃ |
| 传统热处理 | 11.4 | 13.9 |
| 实施例1 | 10.2 | 12.4 |
| 实施例2 | 9.9 | 12.1 |
| 实施例3 | 10 | 12.2 |
| 实施例4 | 10.4 | 12.6 |
注：级别按照Uddeholm标准评定。
与传统工艺相比，本发明将模具的热疲劳性能得到一定程度的降低。
所述热作模具的热处理工艺分段升温，使整个模具温度均匀，有效的降低热应力和变形；所述热作模具的热处理工艺采用不同温度不同冷却介质的分阶段淬火工艺，保障了热作模具钢的组织性能；所述热作模具的热处理工艺在淬火后不直接冷却到室温，而是经过第三次回火后，才自然冷却至室温，有效地降低模具淬火的开裂倾向。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (2)
1.一种热作模具的热处理工艺，其特征在于，步骤如下：
1)初步预热：将模具置于热处理炉中，以120-200℃/h的升温速率加热至560-600℃，保温1-2小时；
2)加热处理：将模具以80-100℃/h的升温速率加热至模具钢的奥氏体化温度，向加热炉内通入甲醇气体进行保护，保温处理2-3小时；
3)一次气淬：将经过步骤2)处理后的模具送入气淬炉内进行气淬处理，直至模具工作面的中心部位表面温度达600～650℃；
4)一次回火：将模具送入590-620℃的回火炉中，保温1-2小时；
5)二次气淬：将模具送入气淬炉内进行气淬处理，直至模具工作面的中心部位表面温度达430～480℃；
6)二次回火：将模具送入390-410℃的回火炉中，保温1-2小时；
7)油淬处理：将模具送入油淬炉内进行油淬处理，直至模具工作面的中心部位表面温度达200～230℃；
8)三次回火：将油淬处理后的模具送入190-220℃回火炉中，保温5-6小时，以增加韧性；
9)自然冷却：将模具自然冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的热作模具的热处理工艺，其特征在于，步骤2)中模具钢的奥氏体化温度为780-900℃。
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