CN101818234A - 压铸模用h13类钢的淬火工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压铸模用H13类钢的淬火工艺。其包括以下步骤：分级加热阶段、N2冷却阶段和油冷阶段。本发明在材料淬火组织转变稳定温度区时进行处理件淬火冷却介质的变换，即将处理件从真空高压气淬炉冷却转移到淬火油炉冷却，则可以利用淬火油炉冷却速度快的特点使冷却曲线快速避开贝氏体组织转变区，进入马氏体组织转变区，使处理件微观组织尽可能转变为马氏体，减少或避免沿晶界析出的碳化物、贝氏体和残余奥氏体，从而提高处理件的综合机械性能，提高模具使用的可靠性。尤其适合于较大型和复杂的工件淬火，在不开裂的情况下保证工件的淬火质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种H13类钢的热处理工艺，特别是涉及该类钢种的淬火工艺。
背景技术
目前，压铸模通常使用H13类钢，其淬火工艺采用真空高压气淬的工艺，经这种工艺处理过的工件具有表面无氧化脱碳、工件变形小的特点，基本上可避免淬火开裂，所以在行业内被广泛采用。然而，这种淬火工艺也有巨大的缺点，表现在淬火冷却阶段工件中低温(约550℃以下)冷却速度偏低，这意味着工件在贝氏体转变区冷却速度偏低，淬火过程容易出现压铸模不希望出现的贝氏体，如果出现上贝氏体，将严重影响模具的使用寿命，同时由于冷却速度低，工件将保留一定的残余奥氏体，导致工件的综合性能降低。而且工件有效厚度越厚，则其内部组织越差、综合性能越差。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种压铸模用H13类钢的淬火工艺，其可以有效解决上述问题，避免处理件(工件)内出现贝氏体和残余奥氏体，可以极大地提高模具的使用寿命和综合性能，而且十分适合厚度较大、形状复杂的工件淬火。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种压铸模用H13类钢的淬火工艺，包括以下步骤：
a)、分级加热阶段：将处理件置于真空高压气淬炉进行多次分级加热和保温；
b)、N2冷却阶段：向装有处理件的真空高压气淬炉中充入N2，将处理件冷却到心部温度为590-620℃；
c)、油冷阶段：将步骤b)所得的处理件从真空高压气淬炉取出，置于装有淬火油的油炉中，并冷却至处理件心部温度为90-110℃，之后取出所得处理件，转入回火炉回火。
如果是大型复杂处理件，当表面与心部温差太大时容易开裂。在组织转变稳定区保温是为了在油冷前减少热应力。同时在真空炉内保温工艺容易控制，处理件不会氧化脱碳。因此，作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤b)之后还可以有保温的步骤，使得处理件的表面温度和心部温度差不超过50℃，且本步骤在真空炉内进行。
在工件浸入油炉时，为了减少工件与淬火油之间的温差，设计的油炉应具有加热和恒温的功能，油温可视工件的大小、复杂程度、装炉量在90-120℃选用。选用的淬火油适合在此温度区使用。这样既保证了淬火性能，又减低了开裂风险。
作为上述技术方案的进一步改进，所述分级加热阶段包括以下步骤：
a)、将真空高压气淬炉抽真空至炉内气压为0.8-1.0X10-1Pa，后充入高纯的压力在10-1000Pa的N2进行保护；高纯是保证冷却介质N2中含氧量不至于氧化处理件和炉膛，一般真空热处理都有要求99.99％以上的N2。
b)、以5-10℃/min升温速率加热升温，当炉膛温度达到600-650℃时进行保温，直到处理件表面与心部温度相差小于50℃；
c)、以5-8℃/min升温速率继续加热升温，当炉膛温度达到800-850℃时进行保温，直到处理件表面与心部温度相差小于50℃；
d)、以8-10℃/min升温速率继续加热升温，当炉膛温度达到980-1050℃时进行保温，到处理件完全透热后继续保温15-30分钟。
本发明的有益效果是：
本发明方法将处理件加热和高、中温阶段冷却在高压气淬炉内进行，使得产品具有真空高压气淬表面无氧化脱碳和高中温冷却速度较快的优点，由于真空高压气淬炉内可通过热电偶监控实际温度，随时进行工艺修正，同时当表面和心部温差较大时，可在组织转变稳定区进行等温，减少温差，从而减低淬火裂纹产生的几率，可一定程度控制变形量。
而在材料淬火组织转变稳定温度区时进行处理件淬火冷却介质的变换，即将处理件从真空高压气淬炉冷却转移到淬火油炉冷却，则可以利用淬火油炉冷却速度快的特点使冷却曲线快速避开贝氏体组织转变区，进入马氏体组织转变区，使处理件微观组织尽可能转变为马氏体，减少或避免沿晶界析出的碳化物、贝氏体和残余奥氏体，从而提高处理件的综合机械性能，提高模具使用的可靠性。尤其适合于较大型和复杂的工件淬火，在不开裂的情况下保证工件的淬火质量。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1是本发明淬火工艺曲线示意图。
图2是现有技术中真空高压气淬工艺所得组织最终回火后所得工件表层组织金相照片；
图3是本发明工艺所得组织最终回火后所得工件表层组织金相照片。
具体实施方式
本发明的一种压铸模用H13类钢的淬火工艺，包括以下步骤：
a)、分级加热阶段：将处理件置于真空高压气淬炉进行多次分级加热和保温；
b)、N2冷却阶段：向装有处理件的真空高压气淬炉中充入N2，将处理件冷却到心部温度为590-620℃；
c)、油冷阶段：将步骤b)所得的处理件从真空高压气淬炉取出，置于装有淬火油的油炉中，并冷却至处理件心部温度为90-110℃，之后取出所得处理件，转入回火炉回火。
下面结合图1和具体实施例对本发明作详细阐述：
实施例1
将真空高压气淬炉抽真空至炉内气压为0.8X10-1Pa，后充入压力为100Pa的高纯N2进行保护；以5℃/min升温速率加热升温，当炉膛温度达到600℃时进行保温，直到处理件表面与心部温度相差小于50℃；继续以5℃/min升温速率继续加热升温，当炉膛温度达到800℃时进行保温，直到处理件表面与心部温度相差小于50℃；接着以10℃/min升温速率继续加热升温，当炉膛温度达到980℃时进行保温，到处理件完全透热后继续保温30分钟。向真空高压气淬炉中充入N2，将处理件冷却到心部温度为590℃；接着将所得的处理件从真空高压气淬炉取出，置于装有淬火油的油炉中，淬火油温度为105℃，并冷却至处理件心部温度为90℃，之后取出所得处理件，转入回火炉回火。
实施例2
将真空高压气淬炉抽真空至炉内气压为1.0X10-1Pa，后充入压力为1000Pa的高纯N2进行保护；以8℃/min升温速率加热升温，当炉膛温度达到650℃时进行保温，直到处理件表面与心部温度相差小于50℃；继续以8℃/min升温速率继续加热升温，当炉膛温度达到850℃时进行保温，直到处理件表面与心部温度相差小于50℃；接着以8℃/min升温速率继续加热升温，当炉膛温度达到1050℃时进行保温，到处理件完全透热后继续保温15分钟。向真空高压气淬炉中充入N2，将处理件冷却到心部温度为620℃，并在真空炉内进行保温，使得处理件的表面温度和心部温度差不超过50℃；接着将处理件从真空高压气淬炉取出，置于装有淬火油的油炉中，并冷却至处理件心部温度为110℃，之后取出所得处理件，转入回火炉回火。
实施例3
将真空高压气淬炉抽真空至炉内气压为0.9X10-1Pa，后充入高纯压力为10Pa的N2进行保护；以6℃/min升温速率加热升温，当炉膛温度达到625℃时进行保温，直到处理件表面与心部温度相差小于50℃；继续以6℃/min升温速率继续加热升温，当炉膛温度达到840℃时进行保温，直到处理件表面与心部温度相差小于50℃；接着以9℃/min升温速率继续加热升温，当炉膛温度达到1000℃时进行保温，到处理件完全透热后继续保温20分钟。向真空高压气淬炉中充入N2，将处理件冷却到心部温度为600℃，接着将处理件从真空高压气淬炉取出，置于装有淬火油的油炉中，并冷却至处理件心部温度为100℃，之后取出所得处理件，转入回火炉回火。
应当注意到的是，分级加热阶段可以进行多次，本发明优选采用三次分级加热。
参考图2，现有技术中真空高压气淬工艺所得到的淬火马氏体组织最终经过回火后得到的工件表层回火马氏体组织，可以看到，其回火马氏体组织较为粗糙，颗粒较大，内部含有较多残留奥氏体组织，组织的转变很不充分。参考图3，为本发明淬火工艺所得组织最终回火后所得工件表层回火马氏体组织，可以看到，其组织转变充分，细腻均匀，鲜有残留奥氏体组织存在，由于回火马氏体是由淬火马氏体组织转变而来，由此可知，本发明淬火工艺所得的淬火马氏体组织非常充分，没有其他杂项组织存在。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (3)
1.一种压铸模用H13类钢的淬火工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a)、分级加热阶段：将处理件置于真空高压气淬炉进行多次分级加热和保温；
b)、N2冷却阶段：向装有处理件的真空高压气淬炉中充入N2，将处理件冷却到心部温度为590-620℃；
c)、油冷阶段：将步骤b)所得的处理件从真空高压气淬炉取出，置于装有淬火油的油炉中，并冷却至处理件心部温度为90-110℃，之后取出所得处理件，转入回火炉回火。
2.根据权利要求1所述的压铸模用H13类钢的淬火工艺，其特征于：所述步骤b)之后还有保温的步骤，使得处理件的表面温度和心部温度差不超过50℃。
3.根据权利要求1所述的压铸模用H13类钢的淬火工艺，其特征于：所述分级加热阶段包括以下步骤：
a)、将真空高压气淬炉抽真空至炉内气压为0.8-1.0X10-1Pa，后充入压力在10-1000Pa的N2进行保护；
b)、以5-10℃/min升温速率加热升温，当炉膛温度达到600-650℃时进行保温，直到处理件表面与心部温度相差小于50℃；
c)、以5-8℃/min升温速率继续加热升温，当炉膛温度达到800-850℃时进行保温，直到处理件表面与心部温度相差小于50℃；
d)、以8-10℃/min升温速率继续加热升温，当炉膛温度达到980-1050℃时进行保温，到处理件完全透热后继续保温15-30分钟。
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