CN104726659A - 改善h13锻件低倍粗晶及显微组织的热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低倍及锻后退火组织要求较高的H13铝挤压模的改善H13锻件低倍粗晶及显微组织的热处理工艺，该工艺包括高温扩散加热、高温扩散冷却、正火加热、正火冷却及等温球化退火，所述高温扩散加热采用两次预热，所述正火冷却采用雾冷冷却。本发明提供的工艺采用高温扩散+正火+等温球化退火方式进行，通过高温扩散消除局部粗晶，获得较粗大均匀的晶粒及组织，为后续正火+等温球化退火做好准备；正火冷却时采用雾冷，提高冷却速度，使高温扩散产生的粗晶细化，并消除网状碳化物组织，再通过等温球化退火获得细小均匀的球状珠光体+少量弥散分布的粒状碳化物，达到消除低倍粗晶及显微组织均匀的目的。
Description
技术领域
本发明涉及模具钢锻件产品锻后热处理领域，特别涉及一种低倍及锻后退火组织要求较高的H13铝挤压模的改善H13锻件低倍粗晶及显微组织的热处理工艺。
背景技术
制作铝型材挤压模国内外应用最广的材料为H13（4Cr5MoSiV1）圆钢，我公司一直致力于H13模具钢的开发与研究，我公司生产H13显微组织能满足NADCA#207合格级别，即AS1-AS9，但大部分组织级别在AS4-AS9之间，且低倍粗晶现象时有发生。随着客户要求的不断提高，尤其是铝挤压模具要求更高，一般要求组织AS1-AS5,且低倍不得出现粗晶。低倍粗晶是过热的粗大奥氏体晶粒腐蚀后显示出来的宏观产物。低倍粗晶的锻件在最终热处理后出现混晶现象，严重影响模具的使用寿命。根据产品使用的高要求，我们设计出高温扩散+正火+等温球化退火的工艺组合，使用本工艺组合处理后，组织的均匀性得到改善，低倍粗晶现象完全消除，组织及晶粒的均匀性得到明显改善，显微组织达到AS1-AS5。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的问题提供一种组织及晶粒的均匀性及模具的整体品质得以提高的改善H13锻件低倍粗晶及显微组织的热处理工艺。
本发明的技术方案是这样实现的：一种改善H13锻件低倍粗晶及显微组织的热处理工艺，该工艺包括高温扩散加热、高温扩散冷却、正火加热、正火冷却及等温球化退火，所述高温扩散加热采用两次预热，所述正火冷却采用雾冷冷却。
所述高温扩散加热采用两次预热，高温扩散第一预热温度为600～680℃，加热速度为不大于80℃/h，保温时间1～1.2小时/100mm，第二预热温度为800～870℃，加热速度为不大于80℃/h，保温时间1～1.2小时/100mm，高温扩散温度1080～1150℃，保温时间2～4h/100mm，保温后按不大于30℃/h速度冷至500～550℃。
正火加热时预热温度为600～680℃，加热速度为不大于80℃/h，保温时间1～1.2小时/100mm，正火温度980～1020℃，保温时间1～2h/100mm。
正火后采用等温球化退火处理工艺，等温球化退火温度采用850～900℃，预热温度为600～680℃，加热速度为不小于80℃/h，保温时间1～2h/100mm，而后以不大于30℃/h降至730～760℃，保温4～6h/100mm，保温后以不大于30℃/h随炉降温至500℃后出炉空冷。
本发明的技术方案产生的积极效果如下：热处理工艺采用高温扩散+正火+等温球化退火方式进行，通过高温扩散消除局部粗晶，获得较粗大均匀的晶粒及组织，为后续正火+等温球化退火做好准备。正火冷却时采用雾冷，提高冷却速度，使高温扩散产生的粗晶细化，并消除网状碳化物组织，再通过等温球化退火获得细小均匀的球状珠光体+少量弥散分布的粒状碳化物，达到消除低倍粗晶及显微组织均匀的目的。
附图说明
图1为本发明改善H13锻件低倍粗晶及显微组织的热处理工艺的工艺流程图。
具体实施方式
实施例一
实施例一
改善H13锻件低倍粗晶及显微组织的热处理工艺，选用钢锻件钢种为H13（4Cr5MoSiV1），C为0.38~0.43%、Si为0.80~1.20%、Mn为0.30~0.50%、Cr为4.75~5.5%、Mo为1.10~1.75%、S≤0.020%、P≤0.025%及规格为φ180的锻件，包括如下工序（如图1所示）：
步骤1：高温扩散加热：高温扩散第一预热温度为600～680℃，加热速度为≤80℃/h，保温时间1～1.2小时/100mm，第二预热温度为800～870℃，加热速度为≤80℃/h，保温时间1～1.2小时/100mm，高温扩散温度1080～1150℃，保温时间2～4h/100mm；
步骤2：高温扩散冷却，保温后按≤30℃/h速度冷至500～550℃；
步骤3：入炉正火加热，预热温度为600～680℃，加热速度为≤80℃/h，保温时间1～1.2小时/100mm，正火温度980-1020℃，保温时间1～2h/100mm；
步骤4：正火冷却，正火出炉后采用喷雾强制冷却，用以细化晶粒及均匀组织和成分，消除网状碳化物，为等温球化退火做好准备；
步骤5：正火后采用等温球化退火处理工艺，等温球化退火温度采用850～900℃，预热温度为600～680℃，加热速度为≤80℃/h，保温时间1～2h/100mm，然后以≤30℃/h降至730～760℃，保温4～6h/100mm，保温后以≤30℃/h随炉降温至500℃后出炉空冷。经切片做低倍及显微组织检验，低倍粗晶现象完全消除，显微组织为细小均匀的球状珠光体+少量弥散分布的粒状碳化物，按NADCA#207-2006评级为AS1～AS3,低倍及显微组织满足使用要求。
现热处理工艺为正火+等温球化退火。具体工艺如下：
步骤1：入炉正火加热，预热温度为600～680℃，加热速度为≤80℃/h，保温时间1～1.2小时/100mm，正火温度920-980℃，保温时间1～2h/100mm；
步骤2：正火冷却，正火出炉后采用鼓风冷却，用以细化晶粒及均匀组织和成分，消除网状碳化物，为等温球化退火做好准备；
步骤3：正火后采用等温球化退火处理工艺，等温球化退火温度采用850～900℃，预热温度为600～680℃，加热速度为≤80℃/h，保温时间1～2h/100mm，然后以≤30℃/h降至730～760℃，保温4～6h/100mm，保温后以≤30℃/h随炉降温至500℃后出炉空冷。
现有工艺与本实施例结果对比
| 执行工艺 | 规格 | 组织（级别） | 低倍 |
| 现工艺 | Φ180 | AS4、AS5、AS8、AS5、AS6、AS8 | 雪片状宏观粗晶 |
| 本实施例工艺 | Φ180 | AS1、AS3、AS3、AS2、AS2、AS3 | 无粗晶 |
实施例二：
改善H13锻件低倍粗晶及显微组织的热处理工艺，选用钢锻件钢种为H13，C为0.38~0.43%、Si为0.80~1.20%、Mn为0.30~0.50%、Cr为4.75~5.5%、Mo为1.10~1.75%、S≤0.020%、P≤0.025%及规格为φ245的锻件，包括如下工序（如图1所示）：
步骤1：高温扩散加热：高温扩散第一预热温度为600～680℃，加热速度为≤80℃/h，保温时间1～1.2小时/100mm，第二预热温度为800～870℃，加热速度为≤80℃/h，保温时间1～1.2小时/100mm，高温扩散温度1080～1150℃，保温时间2～4h/100mm；
步骤2：高温扩散冷却，保温后按≤30℃/h速度冷至500～550℃；
步骤3：入炉正火加热，预热温度为600～680℃，加热速度为≤80℃/h，保温时间1～1.2小时/100mm，正火温度980-1020℃，保温时间1～2h/100mm；
步骤4：正火冷却，正火出炉后采用喷雾强制冷却，用以细化晶粒及均匀组织和成分，消除网状碳化物，为等温球化退火做好准备；
步骤5：正火后采用等温球化退火处理工艺，等温球化退火温度采用850～900℃，预热温度为600～680℃，加热速度为≤80℃/h，保温时间1～2h/100mm，然后以≤30℃/h降至730～760℃，保温4～6h/100mm，保温后以≤30℃/h随炉降温至500℃后出炉空冷。经切片做低倍及显微组织检验，低倍粗晶现象完全消除，显微组织为细小均匀的球状珠光体+少量弥散分布的粒状碳化物，按NADCA#207-2006评级为AS2～AS4,低倍及显微组织满足使用要求。
现热处理工艺为正火+等温球化退火。具体工艺如下：
步骤1：入炉正火加热，预热温度为600～680℃，加热速度为≤80℃/h，保温时间1～1.2小时/100mm，正火温度920-980℃，保温时间1～2h/100mm；
步骤2：正火冷却，正火出炉后采用鼓风冷却，用以细化晶粒及均匀组织和成分，消除网状碳化物，为等温球化退火做好准备；
步骤3：正火后采用等温球化退火处理工艺，等温球化退火温度采用850～900℃，预热温度为600～680℃，加热速度为≤80℃/h，保温时间1～2h/100mm，然后以≤30℃/h降至730～760℃，保温4～6h/100mm，保温后以≤30℃/h随炉降温至500℃后出炉空冷。
现有工艺与本实施例结果对比
| 执行工艺 | 规格 | 组织（级别） | 低倍 |
| 现工艺 | Φ245 | AS5、AS7、AS6、AS5、AS7、AS8 | 雪片状宏观粗晶 |
| 本实施例工艺 | Φ245 | AS2、AS4、AS3、AS3、AS3、AS4 | 无粗晶 |
实施例三
改善H13锻件低倍粗晶及显微组织的热处理工艺，选用钢锻件钢种为H13，C为0.38~0.43%、Si为0.80~1.20%、Mn为0.30~0.50%、Cr为4.75~5.5%、Mo为1.10~1.75%、S≤0.020%、P≤0.025%及规格为φ270的锻件，包括如下工序（如图1所示）：
步骤1：高温扩散加热：高温扩散第一预热温度为600～680℃，加热速度为≤80℃/h，保温时间1～1.2小时/100mm，第二预热温度为800～870℃，加热速度为≤80℃/h，保温时间1～1.2小时/100mm，高温扩散温度1080～1150℃，保温时间2～4h/100mm；
步骤2：高温扩散冷却，保温后按≤30℃/h速度冷至500～550℃；
步骤3：入炉正火加热，预热温度为600～680℃，加热速度为≤80℃/h，保温时间1～1.2小时/100mm，正火温度980-1020℃，保温时间1～2h/100mm；
步骤4：正火冷却，正火出炉后采用喷雾强制冷却，用以细化晶粒及均匀组织和成分，消除网状碳化物，为等温球化退火做好准备；
步骤5：正火后采用等温球化退火处理工艺，等温球化退火温度采用850～900℃，预热温度为600～680℃，加热速度为≤80℃/h，保温时间1～2h/100mm，然后以≤30℃/h降至730～760℃，保温4～6h/100mm，保温后以≤30℃/h随炉降温至500℃后出炉空冷。经切片做低倍及显微组织检验，低倍粗晶现象完全消除，显微组织为细小均匀的球状珠光体+少量弥散分布的粒状碳化物，按NADCA#207-2006评级为AS2～AS5,低倍及显微组织满足使用要求。
现热处理工艺为正火+等温球化退火。具体工艺如下：
步骤1：入炉正火加热，预热温度为600～680℃，加热速度为≤80℃/h，保温时间1～1.2小时/100mm，正火温度920-980℃，保温时间1～2h/100mm；
步骤2：正火冷却，正火出炉后采用鼓风冷却，用以细化晶粒及均匀组织和成分，消除网状碳化物，为等温球化退火做好准备；
步骤3：正火后采用等温球化退火处理工艺，等温球化退火温度采用850～900℃，预热温度为600～680℃，加热速度为≤80℃/h，保温时间1～2h/100mm，然后以≤30℃/h降至730～760℃，保温4～6h/100mm，保温后以≤30℃/h随炉降温至500℃后出炉空冷。
现有工艺与本实施例结果对比表如下：
| 执行工艺 | 规格 | 组织（级别） | 低倍 |
| 现有工艺 | Φ270 | AS6、AS8、AS9、AS9、AS8、AS9 | 雪片状宏观粗晶 |
| 本实施例工艺 | Φ270 | AS2、AS4、AS3、AS3、AS4、AS5 | 无粗晶 |
Claims (4)
1.一种改善H13锻件低倍粗晶及显微组织的热处理工艺，其特征在于：该工艺包括高温扩散加热、高温扩散冷却、正火加热、正火冷却及等温球化退火，所述高温扩散加热采用两次预热，所述正火冷却采用雾冷冷却。
2.根据权利要求1所述的改善H13锻件低倍粗晶及显微组织的热处理工艺，其特征在于：所述高温扩散加热采用两次预热，高温扩散第一预热温度为600～680℃，加热速度为不大于80℃/h，保温时间1～1.2小时/100mm，第二预热温度为800～870℃，加热速度为不大于80℃/h，保温时间1～1.2小时/100mm，高温扩散温度1080～1150℃，保温时间2～4h/100mm，保温后按不大于30℃/h速度冷至500～550℃。
3.根据权利要求1所述的改善H13锻件低倍粗晶及显微组织的热处理工艺，其特征在于：正火加热时预热温度为600～680℃，加热速度为不大于80℃/h，保温时间1～1.2小时/100mm，正火温度980～1020℃，保温时间1～2h/100mm。
4.根据权利要求1所述的改善H13锻件低倍粗晶及显微组织的热处理工艺，其特征在于：正火后采用等温球化退火处理工艺，等温球化退火温度采用850～900℃，预热温度为600～680℃，加热速度为不小于80℃/h，保温时间1～2h/100mm，而后以不大于30℃/h降至730～760℃，保温4～6h/100mm，保温后以不大于30℃/h随炉降温至500℃后出炉空冷。
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