CN105839011A - 一种大尺寸冷作模具钢及其热处理工艺 - Google Patents

一种大尺寸冷作模具钢及其热处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大尺寸冷作模具钢及其热处理工艺，所述大尺寸冷作模具钢的化学成分及各成分的质量配比为：碳0.15%‑0.2%、硅0.3%‑0.5%、锰1.1%‑1.5%、铬1.5%‑2.4%、钛0.05%‑0.1%、钼0.02%‑0.04%，其余为铁；所述大尺寸冷作模具钢的热处理工艺包括：a、锻后等温退火；b、淬火：将退火后的所述大尺寸冷作模具钢再放入加热炉内，先升温至550‑600℃，保温1‑2h，继续升温至840‑860℃，保温2‑3h，然后急速放入淬火液中并冷却至淬火液温度；c、回火。通过上述方式，本发明通过优化其合金成分配比，能有效提高其耐磨性能、并改善其淬透性，同时通过严格控制热处理过程中的温度、升温速度、保温时间等工艺参数，提高其硬度、韧性及耐磨性能。

Description

一种大尺寸冷作模具钢及其热处理工艺
技术领域
本发明涉及模具钢热处理技术领域，特别是涉及一种大尺寸冷作模具钢及其热处理工艺。
背景技术
影响模具使用寿命的因素主要有设计结构、成形及制造工艺、模具材料的选用、热处理工艺及表面强化、润滑剂使用维护等。据调查统计，在模具失效的诸多因素中，由于模具用材和热处理不当引起的失效约占70%。
冷作模具钢生产成本低，易于冷、热加工，通过热处理可以获得较高的硬度。但大尺寸冷作模具钢淬透性差，淬火变形大，耐磨性不高。因而其热处理工艺复杂，且在淬火过程中容易产生淬火裂纹。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种大尺寸冷作模具钢及其热处理工艺，通过优化其合金成分配比，能有效提高其耐磨性能、并改善其淬透性，同时通过严格控制热处理过程中的温度、升温速度、保温时间等工艺参数，提高其硬度、韧性及耐磨性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种大尺寸冷作模具钢及其热处理工艺，所述大尺寸冷作模具钢的化学成分及各成分的质量配比为：碳0.15%-0.2%、硅0.3%-0.5%、锰1.1%-1.5%、铬1.5%-2.4%、钛0.05%-0.1%、钼0.02%-0.04%，其余为铁，
所述大尺寸冷作模具钢的热处理工艺包括：
a、锻后等温退火：将所述大尺寸冷作模具钢放入加热炉内，加热炉升温至850-880℃，保温2-4h，然后炉冷至720-750℃，再保温3-4h，最后炉冷到450℃以下出炉空冷；
b、淬火：将退火后的所述大尺寸冷作模具钢再放入加热炉内，先升温至550-600℃，保温1-2h，继续升温至840-860℃，保温2-3h，然后急速放入淬火液中并冷却至淬火液温度；
c、回火：将淬火后的所述大尺寸冷作模具钢放入回火炉内，回火炉升温至300-330℃，保温1.5-2h，随炉冷却至室温后出炉。
在本发明一个较佳实施例中，所述淬火液的成分及质量份数包括：氢氧化钾30-35份、硝酸钠15-20份、硝酸钾5-10份、水40-45份。
在本发明一个较佳实施例中，所述淬火液的温度为60-80℃。
在本发明一个较佳实施例中，所述加热炉的升温速度为100-120℃/h。
本发明的有益效果是：本发明通过优化大尺寸冷作模具钢的合金成分配比，有效提高了其耐磨性能、并改善了其淬透性，同时通过严格控制热处理过程中的温度、升温速度、保温时间等工艺参数，提高其硬度、韧性及耐磨性能。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括：
实施例一：
一种大尺寸冷作模具钢及其热处理工艺，所述大尺寸冷作模具钢的化学成分及各成分的质量配比为：碳0.15%、硅0.5%、锰1.2%、铬2%、钛0.05%、钼0.02%、铁96.08%，
所述大尺寸冷作模具钢的热处理工艺包括：
a、锻后等温退火：将所述大尺寸冷作模具钢放入加热炉内，加热炉升温至850℃，保温2h，然后炉冷至720℃，再保温3h，最后炉冷到450℃以下出炉空冷；
b、淬火：将退火后的所述大尺寸冷作模具钢再放入加热炉内，先升温至550℃，保温1h，继续升温至840℃，保温2h，然后急速放入淬火液中并冷却至淬火液温度；
c、回火：将淬火后的所述大尺寸冷作模具钢放入回火炉内，回火炉升温至300℃，保温1.5h，随炉冷却至室温后出炉。
其中，所述淬火液的成分及质量份数包括：氢氧化钾30份、硝酸钠20份、硝酸钾10份、水40份。
所述淬火液的温度为60℃。
所述加热炉的升温速度为100℃/h。
实施例二：
一种大尺寸冷作模具钢及其热处理工艺，所述大尺寸冷作模具钢的化学成分及各成分的质量配比为：碳0.16%、硅0.4%、锰1.5%、铬2.4%、钛0.05%、钼0.02%、铁95.47%，
所述大尺寸冷作模具钢的热处理工艺包括：
a、锻后等温退火：将所述大尺寸冷作模具钢放入加热炉内，加热炉升温至860℃，保温3h，然后炉冷至740℃，再保温3.5h，最后炉冷到450℃以下出炉空冷；
b、淬火：将退火后的所述大尺寸冷作模具钢再放入加热炉内，先升温至560℃，保温1.5h，继续升温至850℃，保温2.5h，然后急速放入淬火液中并冷却至淬火液温度；
c、回火：将淬火后的所述大尺寸冷作模具钢放入回火炉内，回火炉升温至320℃，保温1.5h，随炉冷却至室温后出炉。
其中，所述淬火液的成分及质量份数包括：氢氧化钾32份、硝酸钠16份、硝酸钾7份、水45份。
所述淬火液的温度为70℃。
所述加热炉的升温速度为110℃/h。
实施例三：
一种大尺寸冷作模具钢及其热处理工艺，所述大尺寸冷作模具钢的化学成分及各成分的质量配比为：碳0.2%、硅0.3%、锰1.1%、铬1.5%、钛0.1%、钼0.04%、铁96.76%，
所述大尺寸冷作模具钢的热处理工艺包括：
a、锻后等温退火：将所述大尺寸冷作模具钢放入加热炉内，加热炉升温至880℃，保温4h，然后炉冷至750℃，再保温4h，最后炉冷到450℃以下出炉空冷；
b、淬火：将退火后的所述大尺寸冷作模具钢再放入加热炉内，先升温至600℃，保温2h，继续升温至860℃，保温3h，然后急速放入淬火液中并冷却至淬火液温度；
c、回火：将淬火后的所述大尺寸冷作模具钢放入回火炉内，回火炉升温至330℃，保温2h，随炉冷却至室温后出炉。
其中，所述淬火液的成分及质量份数包括：氢氧化钾35份、硝酸钠15份、硝酸钾5份、水45份。
所述淬火液的温度为80℃。
所述加热炉的升温速度为120℃/h。
本发明揭示了一种大尺寸冷作模具钢及其热处理工艺，通过优化大尺寸冷作模具钢的合金成分配比，有效提高了其耐磨性能、并改善了其淬透性，同时通过严格控制热处理过程中的温度、升温速度、保温时间等工艺参数，提高其硬度、韧性及耐磨性能。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种大尺寸冷作模具钢及其热处理工艺，其特征在于，所述大尺寸冷作模具钢的化学成分及各成分的质量配比为：碳0.15%-0.2%、硅0.3%-0.5%、锰1.1%-1.5%、铬1.5%-2.4%、钛0.05%-0.1%、钼0.02%-0.04%，其余为铁，
所述大尺寸冷作模具钢的热处理工艺包括：
a、锻后等温退火：将所述大尺寸冷作模具钢放入加热炉内，加热炉升温至850-880℃，保温2-4h，然后炉冷至720-750℃，再保温3-4h，最后炉冷到450℃以下出炉空冷；
b、淬火：将退火后的所述大尺寸冷作模具钢再放入加热炉内，先升温至550-600℃，保温1-2h，继续升温至840-860℃，保温2-3h，然后急速放入淬火液中并冷却至淬火液温度；
c、回火：将淬火后的所述大尺寸冷作模具钢放入回火炉内，回火炉升温至300-330℃，保温1.5-2h，随炉冷却至室温后出炉。
2.根据权利要求1所述的大尺寸冷作模具钢及其热处理工艺，所述淬火液的成分及质量份数包括：氢氧化钾30-35份、硝酸钠15-20份、硝酸钾5-10份、水40-45份。
3.根据权利要求1所述的大尺寸冷作模具钢及其热处理工艺，所述淬火液的温度为60-80℃。
4.根据权利要求1所述的大尺寸冷作模具钢及其热处理工艺，所述加热炉的升温速度为100-120℃/h。
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