CN108220562B - 一种工模具钢相变热处理方法 - Google Patents
一种工模具钢相变热处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108220562B CN108220562B CN201810015037.XA CN201810015037A CN108220562B CN 108220562 B CN108220562 B CN 108220562B CN 201810015037 A CN201810015037 A CN 201810015037A CN 108220562 B CN108220562 B CN 108220562B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ingot casting
- mould steel
- temperature
- heat treatment
- carbide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C21D1/26—Methods of annealing
- C21D1/32—Soft annealing, e.g. spheroidising
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
本发明涉及一种工模具钢相变热处理方法，可改善工模具钢组织均匀性，提高组织质量和性能。本发明的主要特点是首先对工模具钢铸锭缓慢加热到700～850℃，保温2～6h，再快速升温至1000～1100℃保温15min～3h，而后在1100～1200℃保温2～10h。采用本方法生产出的工模具钢，可缩短热处理时间，同时工模具钢碳化物尺寸细小，组织质量高。
Description
技术领域
本发明涉及一种工模具钢相变热处理方法，具体涉及一种细化碳化物尺寸、提高工模具钢组织质量的方法。
背景技术
工模具钢(高速钢和模具钢)因具有高硬度、高耐磨性等优点，主要用于制造复杂切削工具、精密模具等，是高端装备制造业的重要基础材料。随着工模具大型化和精密化，对工模具材料质量提出了日益严格的要求。通过高碳高合金的成分设计，工模具钢中形成大量硬质、稳定的合金碳化物，保证了工模具钢的性能要求。而碳化物呈细小球状、分布均匀，具有良好的组织均匀性，则是充分发挥碳化物强化作用的前提。
现有工模具钢生产工艺主要采用压力加工技术(开坯、锻造、轧制)，利用高温形变过程中产生的强烈流变应力，对铸锭中的碳化物进行机械破碎和分离，从而使碳化物尺寸细化、分布改善。这种方法受到铸锭锭型尺寸、锻压比、变形方式、设备压下载荷等多种因素限制，通常只有在锻压比很大的情况下，压力加工对碳化物分布的改善效果才比较明显。
碳化物球化处理是细化工模具钢碳化物尺寸的另一重要技术手段。通过将工模具钢铸锭缓慢加热至碳化物分解温度(通常900℃左右)以上保温处理，使碳化物发生分解和球化，细化碳化物尺寸。为避免铸锭在升温过程中因导热问题、内应力过大而开裂，碳化物球化处理通常缓慢加热升温，以保证铸锭内部温度均匀。该工艺可在一定程度上使碳化物尺寸得到细化，但由于碳化物相界面有限导致的球化驱动力不足，其对碳化物尺寸的细化效果仍无法满足高品质工模具钢的质量要求。
除此之外，变质处理、孕育处理等手段也被用于改善工模具钢组织均匀性，但效果有限。在高品质工模具钢实际生产中，特别是大规格的工模具钢铸锭，如何细化碳化物尺寸、提高组织均匀性，一直是未能有效解决的重要技术问题。
发明内容
技术问题：本发明的目的在于提供了一种工模具钢相变热处理方法，可细化工模具钢碳化物尺寸的方法，解决了传统工艺方法生产的工模具钢组织质量不足的问题。
技术方案：与传统碳化物球化处理采用极慢的升温速率不同，本发明采用一种快速相变热处理方法。具体工艺步骤如下：
(1)缓慢预热：以不高于2℃/min的升温速率，将工模具钢铸锭缓慢加热到700～850℃，保温2～6h；
(2)快速相变热处理：以高于15℃/min的升温速率对工模具钢铸锭快速加热至1000～1100℃，保温15min～3h；
(3)碳化物球化退火：对工模具钢铸锭进行碳化物球化退火处理，退火温度1100～1200℃，保温2～10h；
(4)缓冷：工模具钢铸锭缓慢冷却至200℃左右，出炉。
有益效果：对球化处理后的工模具钢铸锭进行锻造、轧制等常规加工，得到最终产品。
本发明通过缓慢预热至850℃以下温度，使铸锭内外温度均匀，避免因导热问题引起内部热应力过大而开裂的问题。利用快速升温，影响碳化物相变热力学及动力学，极大地促进碳化物相变反应，为后续的球化处理做好准备。在快速相变热处理基础上，利用球化退火工艺，促进碳化物球化过程，显著细化碳化物尺寸。与现有的工模具钢热处理工艺及产品相比，上述工艺方案不仅缩短了球化热处理时间、提高了生产效率，而且使碳化物尺寸进一步细化，提升组织均匀性，满足了大型复杂刀具、精密模具等高端工模具产品的质量要求。
具体实施方式
本发明的改进点主要体现在：改变传统工模具钢球化处理缓慢加热升温的工艺思路，采用快速升温方法，促进碳化物相变反应，增加相界面及球化驱动力，使碳化物更容易球化和细化，从而达到提高工模具钢组织质量的目的。
以下结合具体实施例对本发明的工艺方法进行详细说明。
实施例1：
对经过熔炼、浇铸、电渣重熔得到的M2高速钢铸锭进行如下处理：
(1)缓慢预热：以0.5℃/min的升温速率，将M2高速钢铸锭缓慢加热到800℃，保温4h；
(2)快速相变热处理：以20℃/min的升温速率将M2高速钢铸锭快速升温至1100℃，保温30min；
(3)球化退火：在1150℃对M2高速钢铸锭保温4h，使碳化物充分球化；
(4)缓冷：M2高速钢铸锭缓慢冷却至200℃左右，出炉。
对M2高速钢铸锭进行锻造、轧制等压力加工，得到M2高速钢产品。
实施例2：
对经过熔炼、浇铸、电渣重熔得到的M42高速钢铸锭进行如下处理：
(1)缓慢预热：以0.3℃/min的升温速率，将M42高速钢铸锭缓慢加热到850℃，保温3h；
(2)快速相变热处理：以15℃/min的升温速率对M42高速钢铸锭快速加热至1050℃，保温2h；
(3)球化退火：在1180℃对M42高速钢铸锭保温2h，使碳化物充分球化；
(4)缓冷：M42高速钢铸锭缓慢冷却至200℃左右，出炉。
对M42高速钢铸锭进行锻造、轧制等压力加工，得到M42高速钢产品。
实施例3：
对经过熔炼、浇铸、电渣重熔得到的D2模具钢铸锭进行如下处理：
(1)缓慢预热：以1℃/min的升温速率，将D2模具钢铸锭缓慢加热到720℃，保温6h；
(2)快速相变热处理：以25℃/min的升温速率对D2模具钢铸锭快速加热至1050℃，保温3h；
(3)球化退火：在1100℃对D2模具钢铸锭保温5h，使碳化物充分球化；
(4)缓冷：D2模具钢铸锭缓慢冷却至200℃左右，出炉。
对D2模具钢铸锭进行锻造、轧制等压力加工，得到D2模具钢产品。
实施例4：
对经过熔炼、浇铸、电渣重熔得到的D3模具钢铸锭进行如下处理：
(1)缓慢预热：以0.5℃/min的升温速率，将D3模具钢铸锭缓慢加热到800℃，保温5h；
(2)快速相变热处理：以15℃/min的升温速率对D3模具钢铸锭快速加热至1000℃，保温3h；
(3)球化退火：在1120℃对D3模具钢铸锭保温4h，使碳化物充分球化；
(4)缓冷：D3模具钢铸锭缓慢冷却至200℃左右，出炉。
对D3模具钢铸锭进行锻造、轧制等压力加工，得到D3模具钢产品。
实施例5：
对经过熔炼、浇铸、电渣重熔得到的W9高速钢铸锭进行如下处理：
(1)缓慢预热：以0.5℃/min的升温速率，将W9高速钢铸锭缓慢加热到820℃，保温4h；
(2)快速相变热处理：以20℃/min的升温速率对W9高速钢铸锭快速加热至1100℃，保温1.5h；
(3)球化退火：在1150℃对W9高速钢铸锭保温4h，使碳化物充分球化；
(4)缓冷：W9高速钢铸锭缓慢冷却至200℃左右，出炉。
对W9高速钢铸锭进行锻造、轧制等压力加工，得到W9高速钢产品。
实施例6：
对经过熔炼、浇铸、电渣重熔得到的M2高速钢铸锭进行如下处理：
(1)缓慢预热：以2℃/min的升温速率，将M2高速钢铸锭缓慢加热到850℃，保温2h；
(2)快速相变热处理：以15℃/min的升温速率将M2高速钢铸锭快速升温至1050℃，保温2h；
(3)球化退火：在1120℃对M2高速钢铸锭保温5h，使碳化物充分球化；
(4)缓冷：M2高速钢铸锭缓慢冷却至200℃左右，出炉。
对M2高速钢铸锭进行锻造、轧制等压力加工，得到M2高速钢产品。
Claims (2)
1.一种工模具钢相变热处理方法，其特征在于该热处理方法包括如下步骤：
1）缓慢预热：对工模具钢铸锭缓慢预热；
2）快速相变热处理：对铸锭快速加热，达到预定温度后保温；
3）碳化物球化退火：对铸锭进行退火处理，使碳化物球化；
4）缓冷：使铸锭缓慢冷却至200℃，出炉；
其中：
步骤1）中铸锭预热温度控制在700～850℃，预热时间2～6h；
所述的缓慢预热，升温速率低于2℃/min；
其中：
步骤2）中快速相变热处理的升温速率高于15℃/min；
步骤2）中快速相变热处理温度控制在1000~1100℃，保温时间为15min～3h。
2.根据权利要求1所述的工模具钢相变热处理方法，其特征在于，步骤3）中的碳化物球化退火，其球化退火温度1100～1200℃，保温时间2～10h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810015037.XA CN108220562B (zh) | 2018-01-08 | 2018-01-08 | 一种工模具钢相变热处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810015037.XA CN108220562B (zh) | 2018-01-08 | 2018-01-08 | 一种工模具钢相变热处理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108220562A CN108220562A (zh) | 2018-06-29 |
| CN108220562B true CN108220562B (zh) | 2019-07-19 |
Family
ID=62643235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810015037.XA Active CN108220562B (zh) | 2018-01-08 | 2018-01-08 | 一种工模具钢相变热处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108220562B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110964885B (zh) * | 2019-11-22 | 2021-06-11 | 东南大学 | 一种梯度组织结构工模具钢的制备方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008121032A (ja) * | 2006-11-08 | 2008-05-29 | Daido Steel Co Ltd | 球状化焼鈍性及び焼入れ性に優れた金型用鋼 |
| CN100469938C (zh) * | 2007-03-05 | 2009-03-18 | 大连海事大学 | 多类型超细碳化物高合金工具钢 |
| CN105886729A (zh) * | 2014-12-19 | 2016-08-24 | 罗武学 | 模具的热处理方法 |
| CN105063310A (zh) * | 2015-08-17 | 2015-11-18 | 中原特钢股份有限公司 | 一种高铬耐腐蚀塑料模具钢的组织超细化处理工艺 |
| CN106011420B (zh) * | 2016-07-20 | 2017-12-19 | 东南大学 | 一种高均匀性工模具钢的制备方法 |
| CN107058717B (zh) * | 2017-01-18 | 2018-10-23 | 抚顺特殊钢股份有限公司 | 改善大规格模具扁钢锻材球化组织的热处理工艺 |
-
2018
- 2018-01-08 CN CN201810015037.XA patent/CN108220562B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108220562A (zh) | 2018-06-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106363352B (zh) | 一种高强度铝合金环锻件的制造工艺 | |
| CN101823197B (zh) | 一种利用铸坯辗扩成形大型环件的方法 | |
| CN101817134B (zh) | 一种金属环件短流程铸辗复合成形的方法 | |
| CN100577322C (zh) | 铝合金异型件等温精锻工艺方法 | |
| CN106862452A (zh) | 一种TC17钛合金整体叶盘的等温β锻造方法 | |
| CN110976727B (zh) | 一种提高钛合金锻件组织均匀性的锻造方法 | |
| CN105543749B (zh) | 高熵合金梯度应力改性技术 | |
| CN103668027A (zh) | 一种TC25钛合金的准β锻造工艺 | |
| CN103981347A (zh) | 一种CrNiMoV高压用钢锻件晶粒细化的加工方法 | |
| CN108555223B (zh) | 一种gh901合金盘件制造方法 | |
| CN103706743A (zh) | 一种钛合金鼓筒锻件的模锻成型工艺 | |
| CN103333997A (zh) | H13模具钢的退火热处理方法 | |
| CN103237915A (zh) | 近β钛合金的锻造制品的制备方法 | |
| CN111438317A (zh) | 一种具有高强高韧近β型钛合金锻件锻造成形的制备方法 | |
| CN106435332A (zh) | 一种低风速风电机组的40CrNiMoA中碳合金钢风电主轴制造方法 | |
| CN103987474B (zh) | 用于制造锻造和机械加工部件的工艺 | |
| CN104707927A (zh) | 一种提高变截面铝合金模锻件组织和性能的热加工方法 | |
| CN108220562B (zh) | 一种工模具钢相变热处理方法 | |
| CN106435404A (zh) | 一种低风速风电机组的低碳合金钢风电主轴制造方法 | |
| CN111118424A (zh) | 一种钛合金整形方法 | |
| CN101603163A (zh) | 钛合金局部加载成形等轴α含量控制方法 | |
| CN107345288A (zh) | 一种核电设备用钢及其锻件的制造方法 | |
| CN107617715A (zh) | 汽车轮毂外圈封闭锻造工艺 | |
| CN111974921B (zh) | 一种TC17合金的普通模具β锻的锻造方法 | |
| CN109622840A (zh) | 一种大型多筋类复杂7075铝合金机匣等温模锻方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 210096 No. four archway, 2, Jiangsu, Nanjing Patentee after: SOUTHEAST University Patentee after: Jiangsu Tiangong tools and new materials Co., Ltd Address before: 210096 No. four archway, 2, Jiangsu, Nanjing Patentee before: SOUTHEAST University Patentee before: Jiangsu Tiangong Tools Co., Ltd |