CN112090973B - 用低碳低合金钢制造高性能无缝钢管冷拔模具的工艺 - Google Patents

用低碳低合金钢制造高性能无缝钢管冷拔模具的工艺 Download PDF

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Abstract

一种用低碳低合金钢制造高性能无缝钢管冷拔模具的工艺，车削加工冷拔模具，预留0.2mm磨量；将装有固体碳氮共渗剂和冷拔模具的不锈钢渗箱放入热处理炉的炉膛中，通电加热到进行碳氮共渗，取出空冷正火到室温；然后按照冷拔模具的标准尺寸和粗糙度要求进行磨制，得到碳氮共渗冷拔模具；将渗钒剂加入到外热式盐浴炉的不锈钢坩埚中，并900℃下形成渗钒盐浴，向渗钒盐浴中吊入内冷拔模具，在900℃下恒温4小时进行渗钒，水冷淬火，电炉中回；清洗并抛光，得到产品。优点是：制造材料成本低廉、热处理工艺操作简便，可明显提高基体韧性和表面耐磨性，减少冷拔模具在服役中发生表面开裂和基体脆断，延长无缝钢管冷拔模具的使用寿命。

Description

用低碳低合金钢制造高性能无缝钢管冷拔模具的工艺
技术领域
本发明属于模具生产领域，涉及一种操作简便且易于掌握、能有效提高无缝钢管冷拔模具使用寿命的工艺，既用低碳低合金钢制作高韧性和高耐磨性无缝钢管冷拔模具的工艺。通过在低碳低合金渗碳钢表面进行中温碳氮共渗与液体渗钒相结合表面强化，可以用低碳低合金渗碳钢取代高碳钢、高碳高合金钢或硬质合金制作无缝钢管冷拔模具，从而使冷拔模具既有很高的表面耐磨性，兼有良好的心部韧性，可有效提高无缝钢管冷拔模具的使用寿命。
背景技术
无缝钢管是石油钻采及化工生产和许多生产领域大量使用的重要物资，在各种规格无缝钢管生产过程中，冷拔模具(内模和外模)的质量和使用寿命都是影响产品质量和生产效率的重要一环。无论是内模还是外模，在恶劣的冷拔生产环境中，都将承受巨大的表面摩擦、径向压应力和轴向冲击力，特别是内模，在钢管毛坯润滑不良和模具表面硬度不足的恶劣情况下，模具表面与钢管表面之间既存在磨粒磨损又存在粘着磨损，同时，在拔机牵引钢管拉拔过程中还存在钢管与模具间的冲击现象，模具表面的磨损和脆断是其失效破坏的主要形式。因此，无缝钢管冷拔模具必须具备高的抗拉强度和高的心部韧性的配合和极好的表面耐磨性。
目前，国内用于无缝钢管冷拔模具制造的材料和工艺方法多种多样，如采用高合金钢(如Cr12MoV钢、钨钢)经淬火+氮化的内模；采用高碳钢(如T10)淬火后表面镀硬铬或渗钒的内模；中碳钢(如45钢)先渗碳后渗硼的内模；中碳钢表面喷涂耐磨材料内模：硬质合金内模等等。这些类型的冷拔内模共同解决的都是表面耐磨性问题，但都忽略了如何提高模具心部韧性，减少模具在服役中发生表面开裂和基体脆断问题，同时存在所用材料和工艺成本过高问题等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种制造材料成本低廉、热处理工艺操作简便，可明显提高韧性和高耐磨性的用低碳低合金钢制造高韧性和高耐磨性无缝钢管冷拔模具的工艺，减少冷拔模具在服役中发生表面开裂和基体脆断，延长无缝钢管冷拔模具的使用寿命。
本发明的技术解决方案是：
本发明涉及的无缝钢管冷拔模具的选材和复合式热处理工艺—低碳低合金钢冷拔模具碳氮钒复合渗表面强化工艺。经过处理后的低碳低合金钢模具可获得高碳氮钒表面梯度硬化层，其中次表面的碳氮共渗层深为0.8mm～1.2mm，硬度为60HRC～62HRC；而外表面形成的连续而均匀的碳化钒层厚度为10μm～15μm，其硬度高达2500HV0.1～2800HV0.1；同时模具的心部基体硬度保持为40HRC～45HRC。
一种用低碳低合金钢制造高性能无缝钢管冷拔模具的工艺，其具体步骤如下:
(1)冷拔模具的材料选择
选择20CrMnTi圆钢作为制作冷拔模具的材料，其化学成分要求如下：C质量含量为0.17％～0.23％、Si质量含量为0.17％～0.37％、Mn质量含量为0.80％～1.10％、S质量含量≤0.035％、P质量含量≤0.035％、Cr质量含量为1.00％～1.30％、Ti质量含量为0.04％～0.10％、Ni质量含量≤0.030、Cu质量含量≤0.030％；
显微组织要求：带状组织级别不大于3级的珠光体和铁素体组织；
(2)机械加工
冷拔模具为内模时，车削加工内模，其外圆直径尺寸在标准尺寸基础上预留0.2mm磨量；冷拔模具为外模时，车削加工外模，其内径尺寸在标准尺寸基础上预留0.2mm磨量；
(3)固体碳氮渗剂配料
配制固体碳氮共渗剂，固体碳氮共渗剂组成为质量比为7:3的“603”液体渗碳剂粉末和；
(4)模具装箱
将冷拔模具与固体碳氮共渗剂一同装入不锈钢板渗箱后封好箱盖；
(5)碳氮共渗
首先将热处理炉升温到800℃，然后将装好固体碳氮共渗剂和冷拔模具的不锈钢渗箱放入热处理炉的炉膛中，通电加热到880℃-900℃并恒温扩渗1.75小时-2小时，然后取出渗箱，打开箱盖取出固体碳氮共渗剂中的冷拔模具摆放在空地上，空冷正火到室温；
(6)外圆磨制
将碳氮共渗正火后的冷拔模具按照冷拔模具的标准尺寸和粗糙度要求进行磨制加工，得到碳氮共渗冷拔模具；
(7)渗钒盐浴配制
渗钒剂按照重量百分含量组成如下：含水硼砂粉末(Na2B4O7·10H2O)80％、氯化钾(KCl)10％、五氧化二钒(V2O5)6％、铝粉4％；
(8)渗钒淬火
将配制好的渗钒剂加入到外热式盐浴炉的不锈钢坩埚中，并900℃温度下形成渗钒盐浴，向渗钒盐浴中吊入内冷拔模具，在900℃下恒温4小时，然后在渗钒盐浴中取出冷拔模具，去除冷拔模具粘附的盐，之后将冷拔模具在水中冷却淬火，淬火后立即放入200℃的电炉中回火1.5小时；
(9)渗后处理：
将回火后的冷拔模具放入质量含量为10％的氢氧化钠溶液中，煮沸后，保温1小时，然后对冷拔模具表面进行抛光，抛光后涂油，得到高韧性和高耐磨性冷拔模具。
进一步的，配制液体渗钒剂时，先将含水硼砂粉末放入盐浴炉的不锈钢坩埚内，然后定温通电加热到800℃，待硼砂完全熔融后再加入五氧化二钒，然后加入铝粉并不断搅拌均匀，最后升温到渗钒工艺温度900℃，加入氯化钾，待其完全融化后搅拌盐浴熔体均匀待用。
进一步的，模具装箱时，在渗箱的箱底先铺好厚度为2cm固体碳氮共渗剂，然后在固体碳氮共渗剂表面放置一层冷拔模具，冷拔模具与箱壁之间的距离≥1cm，且相邻两个冷拔模具之间和的距离≥1cm，然后填埋固体碳氮共渗剂并捣实，再放第二层冷拔模具和固体碳氮共渗剂，相邻两层冷拔模具之间的距离≥1cm，在最后一层冷拔模具上方填埋厚度≥4cm的固体碳氮共渗剂并捣实，然后加箱盖，箱盖与箱壁缝隙处，用耐火封泥密封。
进一步的，所述高韧性和高耐磨性冷拔模具，其碳氮共渗硬化层深度在0.8㎜～1.2㎜，其组织为细针状回火马氏体和弥散分布的粒状碳氮化合物，其硬度为60HRC～62HRC；最外表层被覆的为白亮的渗钒硬化层，其硬度为2500HV0.1～2800HV0.1；模具的心部组织为细小的板条状回火马氏体，其硬度为40HRC～45HRC。其表面渗钒层为致密的碳化钒层，其主要结构为VC型和V8C7型碳化物。
本发明的基本原理及性能
本发明所涉及的无缝钢管冷拔模具(特别是内模)是无缝钢管拉拔生产的关键部件，在整个拉拔生产过程中，承受巨大的拉拔应力、表面摩擦力和心部冲击力，经常造成模具的外圆定径带的严重磨损(粘着磨损和磨粒磨损皆有)、轴向塌腰变形、表层崩落和整体断裂等失效破坏，因此必须使模具在具有较高的整体抗拉强度、疲劳强度、表面耐磨性和抗咬合性外，还必须具备较高的整体冲击韧性。为获得上述性能，则应对模具在有效提高表面抗磨能力的同时还要提高心部的强韧性。而目前国内在无缝钢管模具制造中所使用的材料基本都属于中、高碳的碳素钢和合金钢，甚至硬质合金，其热处理方法与工艺大多是为了提高表面耐磨性，而对模具的整体韧性考虑较少。本发明提高无缝钢管拉拔内模的使用寿命主要从三方面入手，其一是有效提高模具表面的强度、抗磨性及抗咬合性能；其二是有效提高模具材料的整体韧性，其三还要考虑到模具生产的低成本和易操作问题。而本发明则是从提高表面性能和心部性能两个角度考虑问题，通过选用低碳低合金钢作为模具材料并施以表面碳氮钒复合渗再进行淬火回火的方法，以低碳合金钢作为冷拔内模的基体材料以解决模具在服役中出现的脆性问题；以碳氮共渗+渗钒的复合式表面化学热处理强化方法，在内模表面一定深度内形成高的硬度梯度，可以有效提高内模表面的抗磨问题；从而既可有效提高模具基体韧性也可有效提高模具表面抗磨性，从而提高冷拔模具的使用寿命。
本发明中涉及的20CrMnTi钢为低碳低合金渗碳钢，热处理时淬透性好，晶粒长大倾向小，经碳氮共渗淬火后其表面获得细小的高碳针状马氏体和粒状合金碳氮化合物，同时心部为细小的低碳板条马氏体。其心部具有良好的综合力学性能和低温冲击韧度，而表面具有良好的耐磨性。如果经碳氮共渗后再行表面渗钒+淬火热处理，则可在其高碳氮渗层之上又形成一层白亮的碳钒化合物层，碳化钒层尽管很薄，但其附着力极好，不易剥落。碳化钒层具有极高的硬度(2500～2800HV)，与基底的碳氮共渗硬化层相复合形成了合理的表面硬度梯度，可使冷拔模具表面具有极好的耐磨性、抗咬合性和较低的摩擦系数。由于20CrMnTi钢属于低碳钢，经碳氮钒复合渗并淬火后，其心部获得细小的低碳板条马氏体时内模具有良好的整体韧性，因此，采用20CrMnTi钢制作的冷拔内模经固液法碳氮钒复合强化处理后可具有较高的使用寿命。
本发明的有益效果：
低碳低合金钢制冷拔模具经固液法碳氮钒复合渗表面强化处理后，转变成一种表面有0.8mm～1.2mm深度的碳氮钒表面梯度硬化层、而心部为板条马氏体，具有极好表面耐磨性和心部强韧性的新型无缝钢管冷拔模具，可有效提高该类模具在无缝钢管冷拔过程中的使用寿命。该无缝钢管冷拔模具经批量生产试用，取得了良好的使用效果。固液法碳氮钒表面复合渗强化的热处理工艺，方法简单，操作方便，生产成本低廉，易于钢管生产企业自行解决模具制作加工。
附图说明
图1是本发明的冷拔模具固液法碳氮钒复合渗热处理工艺曲线图；
图2是本发明所获得的20CrMnTi钢试件经固液法碳氮钒复合渗+正火的表层金相组织照片(500×)；
图3是本发明(对应实施例1)的20CrMnTi钢试件经固液法碳氮钒复合渗+淬火的表层金相组织照片；
图4是本发明(对应实施例1)的20CrMnTi钢试件经固液法碳氮钒复合渗淬火后表面层的扫描电镜组织照片；
图5是本发明(对应实施例1)的20CrMnTi钢试件经固液法碳氮钒复合渗后对表面渗钒层所做的能谱分析图；
图6是本发明(对应实施例1)中用20CrMnTi钢试件经固液法碳氮钒复合渗后淬火+回火的截面显微维氏硬度梯度分布曲线图。
具体实施方式
基于以上我们对高基体韧性和高表面耐磨性无缝钢管冷拔模具的研究成果，本发明结合实例做进一步详述：
以下明实施例使用的钢材20CrMnTi化学成分要求如表1所示：
表1钢材化学成分要求表(％) (GB3077-2015)
材料牌号 C Si Mn S P Cr Ti Ni Cu
20CrMnTi 0.17-0.23 0.17-0.37 0.80-1.10 ≤0.035 ≤0.035 1.00-1.30 0.04-0.10 ≤0.030 ≤0.030
显微组织要求：带状组织级别不大于3级的珠光体和铁素体组织；
实施例1ф76mm拉拔内模
(1)ф76mm拉拔内模和试件材料准备
内模采用直径为ф80mm的圆钢加工，按图纸要求车削加工(外圆留余量)成型，其外圆直径尺寸在标准尺寸基础上预留0.2mm磨量，钢材化学成分要求符合GB3077-2015(表1)的要求；试件与ф76mm拉拔内模同材质，尺寸为ф25×6mm；
(2)固体碳氮共渗剂配料
配制固体碳氮共渗剂：“603”液体渗碳剂粉末350kg和农用尿素颗粒150kg混合均匀；
(3)模具装箱
在渗箱的箱底先铺好厚度为2cm固体碳氮共渗剂，然后在固体碳氮共渗剂表面放置一层工件(ф76mm拉拔内模或试件)，工件与箱壁之间的距离≥1cm，且相邻两个工件之间和的距离≥1cm，然后填埋固体碳氮共渗剂并捣实，再放第二层工件和固体碳氮共渗剂，相邻两层工件之间的距离≥1cm，在最后一层工件上方填埋厚度≥4cm的固体碳氮共渗剂并捣实，然后加箱盖，箱盖与箱壁缝隙处，用耐火封泥密封；
(4)碳氮共渗
首先将热处理炉升温到800℃，然后将装好固体碳氮共渗剂和工件的不锈钢渗箱放入热处理炉的炉膛中，通电加热到880℃并恒温扩渗2小时，然后取出渗箱，打开箱盖取出固体碳氮共渗剂中的ф76mm拉拔内模和试件摆放在空地上，空冷正火到室温；
(5)外圆磨制
将碳氮共渗正火后的ф76mm拉拔内模按照ф76mm拉拔内模的标准尺寸和粗糙度要求进行磨制加工，得到碳氮共渗ф76mm拉拔内模；试件处理方式与ф76mm拉拔内模相同；
(6)渗钒盐浴配制
含水硼砂粉末(Na2B4O7·10H2O)80kg、氯化钾(KCl)10kg、五氧化二钒(V2O5)6kg、铝粉4kg；
(7)渗钒淬火
将含水硼砂粉末放入盐浴炉的不锈钢坩埚内，然后定温通电加热到800℃，待含水硼砂粉末完全熔融后再加入五氧化二钒，然后加入铝粉并不断搅拌均匀，最后升温到渗钒工艺温度900℃，加入氯化钾，待其完全融化后搅拌盐浴熔体均匀，形成渗钒盐浴，向渗钒盐浴中吊入内ф76mm拉拔内模和试件，在900℃下恒温4小时，然后在渗钒盐浴中取出ф76mm拉拔内模和试件，去除ф76mm拉拔内模和试件粘附的盐，之后将ф76mm拉拔内模和试件水中冷却淬火，淬火后立即放入200℃的电炉中回火1.5小时；
(8)渗后处理：
将回火后的ф76mm拉拔内模和试件放入质量含量为10％的氢氧化钠溶液中，煮沸后，保温1小时，以清除ф76mm拉拔内模和试件表面残留的渗钒剂；然后对ф76mm拉拔内模和试件表面进行抛光，ф76mm拉拔内模抛光后涂油，得到高韧性和高耐磨性ф76mm拉拔内模，试件用于性能检验。
热处理操作步骤
本发明实施例1处理后的工件组织与性能检验
1)将与ф76mm拉拔内模同时处理的试件制备成金相试件；
2)金相检验：采用金相显微镜对试件的边缘和心部进行金相检验，如图2所示20CrMnTi钢碳氮钒复合渗正火后的表面层金相组织(500×)，图2中左侧白亮层是连续均匀的碳化钒硬化层；右侧为表面高碳区正火后的细片珠光体组织。图3是20CrMnTi钢碳氮钒复合渗淬火后的表面层金相组织(500×)，图3中左侧白亮层是连续均匀的碳化钒硬化层；右侧为表面高碳区淬火后的片状马氏体组织；结果是：表面为白亮而致密的碳化钒化合物层，厚度约为10μm～17μm；次表面为一定宽度的共析碳氮共渗层，其组织为暗黑色的高碳细针状回火马氏体+碳氮化合物+残余奥氏体，渗层深度为1.2mm；内模渗层下的基体组织为细小的低碳板条状回火马氏体。
3)硬度检验：采用洛氏硬度计和显微硬度计对内模的表面和心部硬度及表面渗层进行硬度测试。20CrMnTi钢固液法碳氮钒复合渗淬火(C-N+V)后表面层硬度梯度曲线如图6所示。
检测结果是：模具表面渗钒层硬度为2800HV；碳氮共渗淬火区硬度为62HRC；模具心部硬度为44HRC。
4)图4是20CrMnTi钢碳钒复合渗后表面渗钒层的扫描电镜图像；右侧的宽带是表面碳化钒硬化层，其表面的黑色斑点是不同位向的碳化钒颗粒；右侧为高碳区淬火后的淬火托氏体和片状马氏体。图5是20CrMnTi钢碳钒复合渗后表面层EDX能谱图。根据其表面渗钒层经能谱分析(EDX)和X射线衍射分析(XRD)，为致密的碳化钒层，其主要结构为VC型和V8C7型碳化物。
使用效果：将此内模(ф76mm拉拔内模)交付某厂的无缝钢管生产线进行相应规格钢管的拉拔生产试用，经与其他材质内模比对，效果明显优异，受到生产企业的赞许。
实施例2ф49mm游动内模
(1)ф49mm游动内模和试件材料准备
ф49mm游动内模按图纸要求车削加工(外圆留余量)成型，其外圆直径尺寸在标准尺寸基础上预留0.2mm磨量，钢材化学成分要求符合GB3077-2015(表1)的要求；试件与ф49mm游动内模同材质，尺寸为ф25×6mm；
(2)固体碳氮共渗剂配料
固体碳氮共渗剂配料
配制固体碳氮共渗剂：“603”液体渗碳剂粉末350kg和农用尿素颗粒150kg混合均匀；
(3)模具装箱
在渗箱的箱底先铺好厚度为2cm固体碳氮共渗剂，然后在固体碳氮共渗剂表面放置一层工件(ф49mm游动内模或试件)，工件与箱壁之间的距离≥1cm，且相邻两个工件之间和的距离≥1cm，然后填埋固体碳氮共渗剂并捣实，再放第二层工件和固体碳氮共渗剂，相邻两层工件之间的距离≥1cm，在最后一层工件上方填埋厚度≥4cm的固体碳氮共渗剂并捣实，然后加箱盖，箱盖与箱壁缝隙处，用耐火封泥密封；
(4)碳氮共渗
首先将热处理炉升温到800℃，然后将装好固体碳氮共渗剂和工件的不锈钢渗箱放入热处理炉的炉膛中，通电加热到900℃并恒温扩渗1.75小时，然后取出渗箱，打开箱盖取出固体碳氮共渗剂中的ф49mm游动内模和试件摆放在空地上，空冷正火到室温；
(5)外圆磨制
将碳氮共渗正火后的ф49mm游动内模按照ф49mm游动内模的标准尺寸和粗糙度要求进行磨制加工，得到碳氮共渗ф49mm游动内模；试件处理方式与ф49mm游动内模相同；
(6)渗钒盐浴配制
含水硼砂粉末(Na2B4O7·10H2O)80kg、氯化钾(KCl)10kg、五氧化二钒(V2O5)6kg、铝粉4kg；
(7)渗钒淬火
将含水硼砂粉末放入盐浴炉的不锈钢坩埚内，然后定温通电加热到800℃，待含水硼砂粉末完全熔融后再加入五氧化二钒，然后加入铝粉并不断搅拌均匀，最后升温到渗钒工艺温度900℃，加入氯化钾，待其完全融化后搅拌盐浴熔体均匀，形成渗钒盐浴，向渗钒盐浴中吊入内ф49mm游动内模和试件，在900℃下恒温4小时，然后在渗钒盐浴中取出ф49mm游动内模和试件，去除ф49mm游动内模和试件粘附的盐，之后将ф49mm游动内模和试件水中冷却淬火，淬火后立即放入200℃的电炉中回火1.5小时；
(8)渗后处理：
将回火后的ф49mm游动内模和试件放入质量含量为10％的氢氧化钠溶液中，煮沸后，保温1小时，以清除ф49mm游动内模和试件表面残留的渗钒剂；然后对ф49mm游动内模和试件表面进行抛光，ф49mm游动内模抛光后涂油，得到高韧性和高耐磨性ф49mm游动内模，试件用于性能检验。
本发明实施例2处理后的工件组织与性能检验
1)将与ф49mm游动内模同时处理的试件制备成金相试件；
2)金相检验：采用金相显微镜对试件的边缘和心部进行金相检验，结果是：表面为白亮而致密的碳化钒化合物层，厚度约为10μm～15μm；次表面为一定宽度的共析碳氮共渗层，其组织为暗黑色的高碳细针状回火马氏体+碳氮化合物+残余奥氏体，渗层深度为0.8mm；内模渗层下的基体组织为细小的低碳板条状回火马氏体。
3)硬度检验：采用洛氏硬度计和显微硬度计对内模的表面和心部硬度及表面渗层进行硬度梯度测试。
检测结果是：模具表面渗钒层硬度为2500HV；碳氮共渗淬火区硬度为60HRC；模具心部硬度为40HRC。
以上仅为本发明的具体实施实例和现场实际应用的对比，并不用于限制本发明的扩展与延伸。对于本生产领域的技术人员，可以根据自己的客观实际情况对本发明作出更有利于自己生产的改变。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 (4)

1.一种用低碳低合金钢制造高性能无缝钢管冷拔模具的工艺，其特征是：
具体步骤如下:
(1)冷拔模具的材料选择
选择20CrMnTi圆钢作为制作冷拔模具的材料，其化学成分要求如下：C质量含量为0.17％～0.23％、Si质量含量为0.17％～0.37％、Mn质量含量为0.80％～1.10％、S质量含量≤0.035％、P质量含量≤0.035％、Cr质量含量为1.00％～1.30％、Ti质量含量为0.04％～0.10％、Ni质量含量≤0.030、Cu质量含量≤0.030％；
显微组织要求：带状组织级别不大于3级的珠光体和铁素体组织；
(2)机械加工
冷拔模具为内模时，车削加工内模，其外圆直径尺寸在标准尺寸基础上预留0.2mm磨量；冷拔模具为外模时，车削加工外模，其内径尺寸在标准尺寸基础上预留0.2mm磨量；
(3)固体碳氮渗剂配料
配制固体碳氮共渗剂，固体碳氮共渗剂组成为质量比为7:3的“603”液体渗碳剂粉末和农用尿素颗粒；
(4)模具装箱
将冷拔模具与固体碳氮共渗剂一同装入不锈钢板渗箱后封好箱盖；
(5)碳氮共渗
首先将热处理炉升温到800℃，然后将装好固体碳氮共渗剂和冷拔模具的不锈钢渗箱放入热处理炉的炉膛中，通电加热到880℃-900℃并恒温扩渗1.75小时-2小时，然后取出渗箱，打开箱盖取出固体碳氮共渗剂中的冷拔模具摆放在空地上，空冷正火到室温；
(6)外圆磨制
将碳氮共渗正火后的冷拔模具按照冷拔模具的标准尺寸和粗糙度要求进行磨制加工，得到碳氮共渗冷拔模具；
(7)渗钒盐浴配制
渗钒剂按照重量百分含量组成如下：Na2B4O7·10H2O 80％、氯化钾(KCl)10％、五氧化二钒(V2O5)6％、铝粉4％；
(8)渗钒淬火
将配制好的渗钒剂加入到外热式盐浴炉的不锈钢坩埚中，并900℃温度下形成渗钒盐浴，向渗钒盐浴中吊入内冷拔模具，在900℃下恒温4小时，然后在渗钒盐浴中取出冷拔模具，去除冷拔模具粘附的盐，之后将冷拔模具在水中冷却淬火，淬火后立即放入200℃的电炉中回火1.5小时；
(9)渗后处理：
将回火后的冷拔模具放入质量含量为10％的氢氧化钠溶液中，煮沸后，保温1小时，然后对冷拔模具表面进行抛光，抛光后涂油，得到高韧性和高耐磨性冷拔模具。
2.根据权利要求1所述的用低碳低合金钢制造高性能无缝钢管冷拔模具的工艺，其特征是：配制液体渗钒剂时，先将含水硼砂粉末放入盐浴炉的不锈钢坩埚内，然后定温通电加热到800℃，待硼砂完全熔融后再加入五氧化二钒，然后加入铝粉并不断搅拌均匀，最后升温到渗钒工艺温度900℃，加入氯化钾，待其完全融化后搅拌盐浴熔体均匀待用。
3.根据权利要求1所述的用低碳低合金钢制造高性能无缝钢管冷拔模具的工艺，其特征是：模具装箱时，在渗箱的箱底先铺好厚度为2cm固体碳氮共渗剂，然后在固体碳氮共渗剂表面放置一层冷拔模具，冷拔模具与箱壁之间的距离≥1cm，且相邻两个冷拔模具之间的距离≥1cm，然后填埋固体碳氮共渗剂并捣实，再放第二层冷拔模具和固体碳氮共渗剂，相邻两层冷拔模具之间的距离≥1cm，在最后一层冷拔模具上方填埋厚度≥4cm的固体碳氮共渗剂并捣实，然后加箱盖，箱盖与箱壁缝隙处，用耐火封泥密封。
4.根据权利要求1所述的用低碳低合金钢制造高性能无缝钢管冷拔模具的工艺，其特征是：所述高韧性和高耐磨性冷拔模具，其碳氮共渗硬化层深度在0.8㎜～1.2㎜，其组织为细针状回火马氏体和弥散分布的粒状碳氮化合物，其硬度为60HRC～62HRC；最外表层被覆的为白亮的渗钒硬化层，其硬度为2500HV0.1～2800HV0.1；模具的心部组织为细小的板条状回火马氏体，其硬度为40HRC～45HRC；其表面渗钒层为致密的碳化钒层，其主要结构为VC型和V8C7型碳化物。
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