專利名稱：中合金鎳系冷作模具鋼軟化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金行業(yè)模具鋼的軟化處理方法，尤其是指冷作模具鋼的軟化處理方法。
背景技術(shù)：
模具鋼是特殊的合金鋼，按用途來分，一般可分為熱作模具鋼、冷作模具鋼和塑料模具鋼。中合金鎳系冷作模具鋼(主要化學(xué)成分的含量范圍是碳0.40％-0.55％；鎳3.50％-4.50％；鉻1.10％-1.70％；鉬0.10％-0.50％；硅0.10％-0.50％；磷≤0.030％；硫≤0.030％)是冷作模具鋼中具有較好的使用性能的材料，具有良好的強(qiáng)韌性和圖案花紋刻蝕性能以及優(yōu)良的切削機(jī)加工性能，常被用作不銹鋼冷成形模具材料(例如不銹鋼餐具等高級生活不銹鋼用具以及精密不銹鋼零部件)。
為滿足鋼鐵用戶(機(jī)械設(shè)備制造商)的機(jī)加工要求，冶金生產(chǎn)廠(鋼鐵制造商)生產(chǎn)的中合金鎳系冷作模具鋼，基本上采用“鍛壓機(jī)熱加工成材——軟化處理”的生產(chǎn)工藝，也就是說，該模具鋼鍛材需進(jìn)行退火處理，將模具鋼成品的硬度降到HB220～HB270(以獲得良好機(jī)加工切削性能)。
目前，冶金生產(chǎn)廠家在中合金鎳系冷作模具鋼軟化處理時，均采用傳統(tǒng)的軟化退火處理方法首先將鍛造成形后的模具鋼鋼材在余熱狀態(tài)下放入600～650℃的退火爐中，保溫2～3小時(使得鍛造成形后的鍛材在這個溫度區(qū)間內(nèi)保持鍛材表面至心部的溫度均勻)；然后按照80～100℃/h的升溫速度，將鋼材加熱至750～770℃保溫8～12小時(使得鍛造成形后的鍛材獲得奧氏體和鐵素體的混合組織，為隨后的軟化創(chuàng)造組織條件)；隨后將鍛材爐冷卻至670～690℃，保溫60小時(由于中合金鎳系冷作模具鋼具有奧氏體相當(dāng)穩(wěn)定、難分解的特點，所以需要耗時60個小時才能得到平衡組織，鍛材硬度才能下降到HB250-HB270，達(dá)到軟化要求)，出爐冷卻至室溫(使得奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變從而能獲得珠光體+鐵素體的平衡組織，降低鍛材的硬度，達(dá)到材料軟化的目的)。顯而易見，傳統(tǒng)的軟化退火處理方法，雖然可以將材料硬度軟化至HB250～HB270，但是軟化處理時間長，生產(chǎn)效率低，冶金制造成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明開發(fā)一種中合金鎳系冷作模具鋼軟化處理方法，它利用該模具鋼在鍛壓機(jī)熱加工成材時的終鍛溫度、冷卻控制，使材料獲得有利于轉(zhuǎn)變成索氏體組織的上貝氏體和下貝氏體的混合組織，具有模具鋼軟化時間短、效率高的特點，解決了中合金鎳系冷作模具鋼軟化處理時間長的問題，提高了生產(chǎn)效率，大大降低冶金制造的生產(chǎn)成本，滿足用戶要求和市場需要。
本發(fā)明開發(fā)的中合金鎳系冷作模具鋼軟化處理方法，其特征在于第一，鍛壓機(jī)熱加工成材時，終鍛溫度控制在850～890℃(可以使得材料獲得完全的奧氏體組織，為后面的組織轉(zhuǎn)變創(chuàng)造條件)；第二，將鍛造熱加工成形的模具鋼鍛材在空氣中自然冷卻至室溫，并放置2～4h(可以使得材料的原始奧氏體組織基本轉(zhuǎn)變?yōu)樯县愂象w和下貝氏體的混合組織)；第三，將鍛材移入加熱爐中，以70～100℃/h的升溫速度加熱至660～680℃溫度，保溫30小時(使得材料的顯微組織從原來的上貝氏體和下貝氏體的混合組織轉(zhuǎn)變成索氏體組織，由于上貝氏體和下貝氏體的混合組織轉(zhuǎn)變時間較短，僅需30個小時便能轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N索氏體組織，這種索氏體組織的形成使得材料的硬度下降到HB240-HB270，)，使得材料的硬度下降到HB240-HB270(達(dá)到了材料軟化的目的)；第四，將鍛材移出加熱爐后，空冷至室溫，獲得良好的機(jī)加工切削性能。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列優(yōu)點1、軟化處理簡單合理，工藝操作過程便捷，可操作性強(qiáng)；2、加熱設(shè)備要求低，在最高加熱溫度700℃的加熱爐中也能進(jìn)行軟化處理；3、生產(chǎn)時間(周期)短，生產(chǎn)率高，大大降低了冶金制造成本；4、模具鋼成品的顯微組織為細(xì)小索氏體組織，制造的模具鋼產(chǎn)品性能更優(yōu)異，使用壽命更長。
具體實施方案某鋼鐵公司實施本發(fā)明專利，對中合金鎳系冷作模具鋼鍛材進(jìn)行軟化處理，以4％Ni-Cr鍛材(該模具鋼的化學(xué)成分為碳0.40％-0.50％；硅0.10％-0.40％；錳0.15％-0.45％；鉻1.20％-1.50％；鉬0.15％-0.35％；鎳3.80％-4.30％；磷≤0.030％；硫≤0.030％)為例第一，鍛壓機(jī)熱加工成材時，終鍛溫度控制在870～890℃；第二，將鍛造熱加工成形的模具鋼鍛材，在空氣中自然冷卻至室溫，并放置3～4h；第三，將鍛材移入加熱爐中，以90℃/h的升溫速度加熱至660～680℃溫度保溫30小時；第四，將材料移出爐后空冷至室溫。軟化處理的4％Ni-Cr鍛材，時間縮短50％，物理硬度檢測(見表1)達(dá)到HB240-HB270的標(biāo)準(zhǔn)要求。
實施本發(fā)明專利軟化處理中合金鎳系冷作模具鋼，具有工藝簡單、生產(chǎn)組織便捷、冶金制造成本低的特點，與傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的軟化退火處理方法，具有模具鋼軟化時間短、效率高的特點，解決了中合金鎳系冷作模具鋼軟化處理時間長的問題，軟化處理時間縮短50％，生產(chǎn)效率大幅提高，大大降低冶金制造的生產(chǎn)成本，且鋼的機(jī)加工切削性能優(yōu)，滿足用戶要求和市場需要，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
軟化硬度-時間對應(yīng)表表1

權(quán)利要求
1.中合金鎳系冷作模具鋼軟化處理方法，其特征在于第一，鍛壓機(jī)熱加工成材時，終鍛溫度控制在850～890℃；第二，將鍛造熱加工成形的模具鋼鍛材在空氣中自然冷卻至室溫，并放置2～4h；第三，將鍛材移入加熱爐中，以70～100℃/h的升溫速度加熱至660～680℃溫度，保溫30小時，使得材料的硬度下降到HB240-HB270；第四，鍛材移出加熱爐后，空冷至室溫。
全文摘要
中合金鎳系冷作模具鋼軟化處理方法，用于模具鋼鍛材的退火軟化。其特征在于鍛壓機(jī)熱加工成材時，終鍛溫度870℃，以獲得奧氏體組織；鍛材自然冷卻至室溫，并放置2～4h，使原始奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)樯县愂象w和下貝氏體的混合組織；鍛材以90℃/h的速度加熱至670℃保溫30小時，使混合組織轉(zhuǎn)變成索氏體組織，達(dá)到軟化目的；鍛材出加熱爐，空冷至室溫。實施本發(fā)明軟化處理的中合金鎳系冷作模具鋼4％Ni－Cr鍛材，時間縮短50％，硬度檢測值＜HB270。本發(fā)明具有工藝簡單、生產(chǎn)組織便捷、冶金制造成本低的特點，軟化時間短、效率高，解決了中合金鎳系冷作模具鋼軟化處理時間長的問題，降低了冶金制造成本，且鋼的機(jī)加工切削性能優(yōu)良，滿足用戶要求和市場需要，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
文檔編號C21D8/00GK1614038SQ20041006686
公開日2005年5月11日 申請日期2004年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月29日
發(fā)明者續(xù)維 申請人:寶鋼集團(tuán)上海五鋼有限公司