CN107739783A - 一种高碳高铬工具钢的热处理淬火工艺 - Google Patents

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王涛
黄黎明
陈彪彪
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering

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Abstract

本发明公开了一种高碳高铬工具钢的热处理淬火工艺，材料为瑞典进口的ASSAB XW‑5高碳高铬莱氏体冷作工具钢，其主要合金成份为2.05％C、12.5％Cr、1.3％W、0.8％Mo以及0.3％Si，所述热处理淬火工艺包括以下步骤：(1)将工件放入淬火炉中预热至150℃；(2)将工件放入淬火炉中分两级加热至淬火温度965℃并保温；(3)将工件出炉风冷淬火至70℃；(4)将工件分先后两次放入回火炉中280℃保温回火，再出炉空冷。本发明采用分级加热、两次回火，使受热更加均匀，以提高淬透性，并可使之晶粒细化、均匀、稳定可靠，显著改善零件的使用寿命和力学性能，提高工件韧性和抗冲击力，达到精密零件的使用要求。

Description

一种高碳高铬工具钢的热处理淬火工艺
【技术领域】
本发明涉及特种钢材料热处理的技术领域，尤其涉及一种高碳高铬工具钢的热处理淬火工艺。
【背景技术】
随着我国制造业的升级，一些精密设备对零部件的要求越来越苛刻，国产材料在某些性能方面不能满足其要求，只得采用相关先进的进口材料，特别是德国、瑞典等国家的高纯净钢，其具有纯净度高、晶粒细化、组织均匀等优良品质，近年来进口量在不断增大，但热处理水平与之不相适应，难以发挥其性能，造成巨大浪费，一些供应厂家只得在国内设专门的热处理服务工厂，不但难满足其个性化的要求，而且造成成本极大的上升。
ASSAB XW-5为瑞典牌号，是一种高碳、高铬莱氏体冷作模具钢，其主要合金成份为2.05％C、12.5％Cr、1.3％W、0.8％Mo以及0.3％Si，类似于美国的AISI D6、中国的GB标准钢号Cr12W；其纯净度高、晶粒细化均匀，具有较高的耐磨性、淬透性、淬硬性、强韧性、热稳定性、抗压强度、微变形和综合性能优良及抗热氧化性能；淬火变形小，热处理后硬度高、耐磨性好，能承受较大的冲击载荷，常用硬度HRC58－HRC62；可用来制造截面大、形状复杂、经受冲击力大、要求耐磨性高的冷作模具的冲模刀口零件。
精密零件用ASSAB XW-5冷作模具钢，要求硬度高、耐磨性好、尺寸稳定、寿命长、可靠性高，但高碳钢材料导热性差，合金成份也对热处理工艺影响较大，导致热处理工艺复杂，如热处理不当不断难以发挥其优良性能，质量也难以控制，容易批量报废，也难以可靠地保证其淬透性和精确地控制材料内部晶相组织的均匀性、稳定性，导致零件在工作过程中产生蠕变。
【发明内容】
有鉴于此，为克服现有技术的不足，本发明提供一种高碳高铬工具钢的热处理淬火工艺，可靠地保证了精密零件的淬透性和精确的控制材料内部晶相组织的均匀性、稳定性，使零件耐磨性好、寿命长、可靠性高、尺寸稳定，达到精密零件的使用要求。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种高碳高铬工具钢的热处理淬火工艺，所述热处理淬火工艺包括以下步骤：(1)将工件放入淬火炉中预热至150℃；(2)将所述工件放入淬火炉中分两级加热至淬火温度965℃并保温；(3)将所述工件出炉风冷淬火至70℃；(4)将所述工件分先后两次放入回火炉中280℃保温回火，再出炉空冷。
较佳的，所述步骤(1)是分两步进行的，其中第一步是以小于75℃/小时的加热速度加热至100℃，第二步是以小于115℃/小时的加热速度加热至150℃。
进一步，在完成所述步骤(1)后，将所述预热的工件继续加热至820℃并保温50min，再继续加热至淬火温度965℃并保温37min，再依次进行所述的步骤(3)以及步骤(4)。
进一步，在完成所述步骤(2)后，将所述工件放置在支架上，打开鼓风机，将所述工件风冷至70℃。
进一步，在完成所述步骤(3)后，将所述工件放入回火炉加热至回火温度280℃并保温120min，出炉自然空冷；待所述工件空冷至70℃时再次将所述工件放入回火炉中加热至回火温度280℃并保温120min，再出炉自然空冷至室温。
本发明的有益效果是：(1)可精细化控制工件的内部晶相组织，使之晶粒细化、均匀、稳定、可靠，显著改善零件的使用寿命和力学性能，并减小变形，消除蠕变，稳定尺寸；(2)本发明操作简单，实用性强，具有较高的工业应用价值，能产生显著地社会效益和经济效益。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的工艺流程及工艺参数图。
其中横坐标表示时间，纵坐标表示温度，具体是：入炉加热至100℃—150℃—820℃保温50min—965℃保温37min—出炉风冷淬火至70℃—第一次入炉回火280℃保温120min—出炉空冷至70℃—第二次入炉回火280℃保温120min—出炉空冷至室温。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，以平均厚度为24mm的高碳高铬工具钢精密零件为例来说明，其硬度要求为HRC59-62。
(1)将一批厚度为24mm的工件放入淬火炉中分两次加热，第一次以小于75℃/小时的加热速度加热至100℃，第二次以小于115℃/小时的加热速度加热至150℃。
(2)工件在淬火炉中加热至820℃并保温50min、再继续加热至淬火温度965℃并保温37min；
(3)将工件出炉放置支架上，打开鼓风机，将工件风冷淬火；
(4)当工件风冷至70℃时立即放入回火炉中加热至280℃回火并保温120min，出炉自然空冷；
(5)当工件空冷至70℃时立即再次放入回火炉中加热至280℃回火并保温120min，出炉自然空冷至室温；
(6)用硬度计抽样检查工件硬度，其表面硬度为HRC59-61，并剖开工件抛光断面，用显微镜检查内部晶相组织。
本发明所述的热处理淬火工艺采用分级加热，使工件受热更加均匀；采用两次回火，提高淬透性，并使之晶粒细化、均匀、稳定可靠，显著改善零件的使用寿命和力学性能，提高工件韧性和抗冲击力，其简单易行，具有较高的工业应用价值，能产生显著的社会效益和经济效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高碳高铬工具钢的热处理淬火工艺，其特征在于，所述热处理淬火工艺包括以下步骤：(1)将工件放入淬火炉中预热至150℃；(2)将所述工件放入淬火炉中分两级加热至淬火温度965℃并保温；(3)将所述工件出炉风冷淬火至70℃；(4)将所述工件分先后两次放入回火炉中280℃保温回火，再出炉空冷。
2.根据权利要求1所述的一种高碳高铬工具钢的热处理淬火工艺，其特征在于，在完成所述步骤(1)后，将所述预热的工件继续加热至820℃并保温50min，再继续加热至淬火温度965℃并保温37min，再依次进行所述的步骤(3)以及步骤(4)。
3.根据权利要求1或2所述的一种高碳高铬工具钢的热处理淬火工艺，其特征在于，在完成所述步骤(3)后，将所述工件放入回火炉加热至回火温度280℃并保温120min，出炉自然空冷；待所述工件空冷至70℃时再次将所述工件放入回火炉中加热至回火温度280℃并保温120min，再出炉自然空冷至室温。
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