CN110343818A - 一种模具钢的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模具钢的热处理方法，包括以下步骤：退火工艺、淬火工艺、回火工艺、盐浴工艺和离子硫氮共渗工艺。本发明通过对模具钢热处理工艺进行优化调整，有效改善了模具钢的硬度、韧性及其耐磨性，此外，模具钢经离子硫氮共渗处理后，型腔的耐磨性和抗咬合性得到明显提高，模具寿命比未经共渗时提高2~4倍，产品的表面光亮度也有明显的提高，延长了压铸模的使用寿命，提高了经济效益。

Description

一种模具钢的热处理方法
技术领域
本发明涉及材料的热处理工艺领域，具体为一种模具钢的热处理方法。
背景技术
压铸模在工业生产中广泛应用，铝合金零件在压铸模成形过程中，当熔融的铝合金液被压进型腔时，型腔的表面温度可达600℃左右。为了防止铝合金液粘附在型腔上和型腔温度过高，工作时必须对模具型腔频繁地涂抹防粘涂料，由此造成型腔表面温度的反复升降。为确保其良好的导热性和耐热疲劳性，通常采用3Cr2W8V压铸模对铝合金零件进行压铸成形，但是铝合金零件压铸模由于其成形特点，常常存在粘模、侵蚀、热疲劳、磨损等现象。影响压铸模使用的因素较多，如压铸件的结构、模具材料及热处理、压铸模的结构与制造工艺、压铸工艺参数的选择等。
热处理可以改变材料的金相组织，保证模具零件必要的强度和刚度、高温下的尺寸稳定性、抗热疲劳性能和材料的切削性能等，对3Cr2W8V压铸模的使用寿命起着非常重要的作用，因此，正确的热处理工艺是提高3Cr2W8V压铸模使用寿命的一个关键。因此，为了提高锻模的断裂韧性和耐磨性，以延长模具的使用寿命，急需开发一种新的热处理工艺。针对上述情况，公开号为CN201410723688.6，CN201210264588.2，CN201010148982.0的专利申请都提出了针对不同模具钢的热处理方法，但是上述方法针对性较强，效果并不是很理想。
发明内容
本发明针对现有技术中压铸模热处理效果不理想，模具使用寿命短的问题，提出了一种模具钢的热处理方法，能够有效延长锻模的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明提供了一种模具钢的热处理方法，包括以下步骤：退火工艺、淬火工艺、回火工艺、盐浴工艺和离子硫氮共渗工艺。
（1）退火工艺
将锻件安装于箱式炉中加热至800~850℃，保温140~150min，随炉冷却至730~750℃再保温160~180min，以30℃/h的限速冷却至480~500℃，再升温至550℃进行去氢退火，然后出炉空冷至室温。
（2）淬火工艺
预先准备三个不同温度的盐浴炉，分别是550~600℃的分级盐浴炉，850~900℃中温盐浴炉，1130~1450℃的高温盐浴炉。将锻件先置于分级盐浴炉中预热20~25min，然后迅速转入中温盐浴炉中再预热15~18min，随后转入高温盐浴炉中保温10~12min，取出投入550~600℃的分级盐浴炉中进行冷却，停留时间为16~20min，待内外温度一致后，取出放入预先加热到260~280℃的熔融硝盐中继续冷却，停留时间为20~25min，取出空冷。
所述分级盐浴炉的盐浴的成分为：NaCl、BaCl2、CaCl2，质量分数分别为：21％、31％、48％。
所述中温盐浴炉的盐浴的成分为：BaCl2、KCl，质量分数分别为：50％、50％。
所述高温盐浴炉的盐浴的成分为100％BaCl2。
所述熔融硝盐的成分为：NaNO3、KNO3，质量分数分别为：45％、55％。
（3）回火工艺
将淬火后的锻件置于箱式炉中进行两次高温回火，第一次回火加热温度为180~220℃，保温时间为90~100min，用油冷却，随后再进行第二次回火，加热温度为160~200℃，保温时间0.8~1h。
（4）盐浴工艺
将精加工后的回火的锻件置于氮碳共渗温度为530~600℃下保温1.5~3h后，在380~400℃氧化温度保温20~30min。
（5）离子硫氮共渗工艺
锻件放置在加热至550~580℃的离子氮化炉设备，共渗剂体积分数之比为SO2：NH3：乙醇＝1：8：1，真空度为260~400Pa，共渗时间为1.8~2h。
本发明通过对模具钢热处理工艺进行优化调整，有效改善了3Cr2W8V钢铝合金压铸模的硬度、韧性及其耐磨性，此外，3Cr2W8V钢铝合金压铸模经离子硫氮共渗处理后，型腔的耐磨性和抗咬合性得到明显提高，模具寿命比未经共渗时提高2~4倍，产品的表面光亮度也有明显的提高，延长了压铸模的使用寿命，提高了经济效益。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案，但不局限于以下实施例。
一种模具钢的热处理方法，包括以下步骤：退火工艺、淬火工艺、回火工艺、盐浴工艺和离子硫氮共渗工艺。
（1）退火工艺
将锻件安装于箱式炉中加热至850℃，保温150min，随炉冷却至730℃再保温180min，以30℃/h的限速冷却至490℃，再升温至550℃进行去氢退火，然后出炉空冷至室温，等温退火后锻件的硬度为220~250HBS。
（2）淬火工艺
预先准备三个不同温度的盐浴炉，分别是550℃的分级盐浴炉，850℃中温盐浴炉，1130℃的高温盐浴炉。将锻件先置于分级盐浴炉中预热25min，然后迅速转入中温盐浴炉中再预热18min，随后转入高温盐浴炉中保温12min，取出投入560℃的分级盐浴炉中进行冷却，停留时间为16min，待内外温度一致后，取出放入预先加热到260℃的熔融硝盐中继续冷却，停留时间为20min，取出空冷，淬火后硬度为50~55HRC。
所述分级盐浴炉的盐浴的成分为：NaCl、BaCl2、CaCl2，质量分数分别为：21％、31％、48％。
所述中温盐浴炉的盐浴的成分为：BaCl2、KCl，质量分数分别为：50％、50％。
所述高温盐浴炉的盐浴的成分为100％BaCl2。
所述熔融硝盐的成分为：NaNO3、KNO3，质量分数分别为：45％、55％。
（3）回火工艺
将淬火后的锻件置于箱式炉中进行两次高温回火，第一次回火加热温度为200℃，保温时间为90min，用油冷却，随后再进行第二次回火，加热温度为180℃，保温时间1h，回火后硬度为44~46 HRC。
（4）盐浴工艺
将精加工后的回火的锻件置于氮碳共渗温度为550下保温2h后，在氧化温度为390℃保温20min。
（4）离子硫氮共渗工艺
锻件放置在加热至550℃的离子氮化炉设备，共渗剂体积分数之比为SO2：NH3：乙醇＝1：8：1，真空度为350Pa，共渗时间2h，渗层硬度高于1000HV。
本实施例通过对3Cr2W8V模具钢热处理工艺进行优化调整，有效改善了模具钢的硬度、韧性及其耐磨性，此外，经离子硫氮共渗处理后模具钢，型腔的耐磨性和抗咬合性得到明显提高，模具寿命比未经共渗时提高2~4倍，产品的表面光亮度也有明显的提高。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定本发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本发明涵盖的范畴。

Claims (3)

1.一种模具钢的热处理方法，包括以下步骤：退火工艺、淬火工艺、回火工艺、盐浴工艺和离子硫氮共渗工艺；其特征在于，所述的退火工艺是将锻件安装于箱式炉中加热至800~850℃，保温140~150min，随炉冷却至730~750℃再保温160~180min，以30℃/h的限速冷却至480~500℃，再升温至550℃进行去氢退火，然后出炉空冷至室温；
所述的淬火工艺是预先准备三个不同温度的盐浴炉，分别是550~600℃的分级盐浴炉，850~900℃中温盐浴炉，1130~1450℃的高温盐浴炉，将锻件先置于分级盐浴炉中预热20~25min，然后迅速转入中温盐浴炉中再预热15~18min，随后转入高温盐浴炉中保温10~12min，取出投入550~600℃的分级盐浴炉中进行冷却，停留时间为16~20min，待锻件内外温度一致后，取出放入预先加热到260~280℃的熔融硝盐中继续冷却，停留时间为20~25min，取出锻件进行空冷；
所述分级盐浴炉的盐浴的成分为：NaCl、BaCl2、CaCl2，质量分数分别为：21％、31％和48％；
所述中温盐浴炉的盐浴的成分为：BaCl2、KCl，质量分数分别为：50％和50％；
所述高温盐浴炉的盐浴的成分为100％BaCl2；
所述熔融硝盐的成分为：NaNO3、KNO3，质量分数分别为：45％和55％；
所述盐浴工艺是将精加工后的回火的锻件置于氮碳共渗温度为530~600℃下保温1.5~3h后，在380~400℃氧化温度保温20~30min。
2.根据权利要求1所述的热锻模的热处理方法，其特征在于，所述的回火工艺是将淬火后的锻件置于箱式炉中进行两次高温回火，第一次回火加热温度为180~220℃，保温时间为90~100min，用油冷却，随后再进行第二次回火，加热温度为160~200℃，保温时间0.8~1h。
3.根据权利要求2所述的热锻模的热处理方法，其特征在于，所述的离子硫氮共渗工艺是将锻件放置在加热至550~580℃的离子氮化炉设备，共渗剂体积分数之比为SO2：NH3：乙醇＝1：8：1，真空度为260~400Pa，共渗时间为1.8~2h。
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