專利名稱：壓鑄模用h13類鋼的淬火工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種H13類鋼的熱處理工藝，特別是涉及該類鋼種的淬火工藝。
背景技術(shù)：
目前，壓鑄模通常使用H13類鋼，其淬火工藝采用真空高壓氣淬的工藝，經(jīng)這種工 藝處理過的工件具有表面無氧化脫碳、工件變形小的特點(diǎn)，基本上可避免淬火開裂，所以在 行業(yè)內(nèi)被廣泛采用。然而，這種淬火工藝也有巨大的缺點(diǎn)，表現(xiàn)在淬火冷卻階段工件中低溫 (約550°C以下)冷卻速度偏低，這意味著工件在貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)冷卻速度偏低，淬火過程容 易出現(xiàn)壓鑄模不希望出現(xiàn)的貝氏體，如果出現(xiàn)上貝氏體，將嚴(yán)重影響模具的使用壽命，同時 由于冷卻速度低，工件將保留一定的殘余奧氏體，導(dǎo)致工件的綜合性能降低。而且工件有效 厚度越厚，則其內(nèi)部組織越差、綜合性能越差。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種壓鑄模用H13類鋼的淬火工藝，其可以有效解 決上述問題，避免處理件(工件)內(nèi)出現(xiàn)貝氏體和殘余奧氏體，可以極大地提高模具的使用 壽命和綜合性能，而且十分適合厚度較大、形狀復(fù)雜 的工件淬火。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種壓鑄模用H13類鋼的淬火工藝，包括以下步驟a)、分級加熱階段將處理件置于真空高壓氣淬爐進(jìn)行多次分級加熱和保溫；b)、N2冷卻階段向裝有處理件的真空高壓氣淬爐中充入N2,將處理件冷卻到心部 溫度為 590-620°C ；C)、油冷階段將步驟b)所得的處理件從真空高壓氣淬爐取出，置于裝有淬火油 的油爐中，并冷卻至處理件心部溫度為90-110°C，之后取出所得處理件，轉(zhuǎn)入回火爐回火。如果是大型復(fù)雜處理件，當(dāng)表面與心部溫差太大時容易開裂。在組織轉(zhuǎn)變穩(wěn)定區(qū) 保溫是為了在油冷前減少熱應(yīng)力。同時在真空爐內(nèi)保溫工藝容易控制，處理件不會氧化脫 碳。因此，作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟b)之后還可以有保溫的步驟，使得處 理件的表面溫度和心部溫度差不超過50°C，且本步驟在真空爐內(nèi)進(jìn)行。在工件浸入油爐時，為了減少工件與淬火油之間的溫差，設(shè)計的油爐應(yīng)具有加熱 和恒溫的功能，油溫可視工件的大小、復(fù)雜程度、裝爐量在90-120°C選用。選用的淬火油適 合在此溫度區(qū)使用。這樣既保證了淬火性能，又減低了開裂風(fēng)險。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述分級加熱階段包括以下步驟a)、將真空高壓氣淬爐抽真空至爐內(nèi)氣壓為0. 8-1. OXliT1Pa,后充入高純的壓力在 IO-IOOOPa的N2進(jìn)行保護(hù)；高純是保證冷卻介質(zhì)N2中含氧量不至于氧化處理件和爐膛，一 般真空熱處理都有要求99. 99%以上的N2。b)、以5-10°C /min升溫速率加熱升溫，當(dāng)爐膛溫度達(dá)到600-650°C時進(jìn)行保溫，直 到處理件表面與心部溫度相差小于50°C ；
c)、以5_8°C /min升溫速率繼續(xù)加熱升溫，當(dāng)爐膛溫度達(dá)到800-850°C時進(jìn)行保 溫，直到處理件表面與心部溫度相差小于50°C ；d)、以8-10°C /min升溫速率繼續(xù)加熱升溫，當(dāng)爐膛溫度達(dá)到980-1050°C時進(jìn)行保 溫，到處理件完全透熱后繼續(xù)保溫15-30分鐘。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明方法將處理件加熱和高、中溫階段冷卻在高壓氣淬爐內(nèi)進(jìn)行，使得產(chǎn)品具有真空高壓氣淬表面無氧化脫碳和高中溫冷卻速度較快的優(yōu)點(diǎn)，由于真空高壓氣淬爐內(nèi)可 通過熱電偶監(jiān)控實際溫度，隨時進(jìn)行工藝修正，同時當(dāng)表面和心部溫差較大時，可在組織轉(zhuǎn) 變穩(wěn)定區(qū)進(jìn)行等溫，減少溫差，從而減低淬火裂紋產(chǎn)生的幾率，可一定程度控制變形量。而在材料淬火組織轉(zhuǎn)變穩(wěn)定溫度區(qū)時進(jìn)行處理件淬火冷卻介質(zhì)的變換，即將處理 件從真空高壓氣淬爐冷卻轉(zhuǎn)移到淬火油爐冷卻，則可以利用淬火油爐冷卻速度快的特點(diǎn)使 冷卻曲線快速避開貝氏體組織轉(zhuǎn)變區(qū)，進(jìn)入馬氏體組織轉(zhuǎn)變區(qū)，使處理件微觀組織盡可能 轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，減少或避免沿晶界析出的碳化物、貝氏體和殘余奧氏體，從而提高處理件的 綜合機(jī)械性能，提高模具使用的可靠性。尤其適合于較大型和復(fù)雜的工件淬火，在不開裂的 情況下保證工件的淬火質(zhì)量。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明圖1是本發(fā)明淬火工藝曲線示意圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)中真空高壓氣淬工藝所得組織最終回火后所得工件表層組織金 相照片；圖3是本發(fā)明工藝所得組織最終回火后所得工件表層組織金相照片。
具體實施例方式本發(fā)明的一種壓鑄模用H13類鋼的淬火工藝，包括以下步驟a)、分級加熱階段將處理件置于真空高壓氣淬爐進(jìn)行多次分級加熱和保溫；b)、N2冷卻階段向裝有處理件的真空高壓氣淬爐中充入N2,將處理件冷卻到心部 溫度為 590-620°C ；C)、油冷階段將步驟b)所得的處理件從真空高壓氣淬爐取出，置于裝有淬火油 的油爐中，并冷卻至處理件心部溫度為90-110°C，之后取出所得處理件，轉(zhuǎn)入回火爐回火。下面結(jié)合圖1和具體實施例對本發(fā)明作詳細(xì)闡述實施例1將真空高壓氣淬爐抽真空至爐內(nèi)氣壓為0. SXliT1Pa,后充入壓力為IOOPa的高純 N2進(jìn)行保護(hù)；以5°C /min升溫速率加熱升溫，當(dāng)爐膛溫度達(dá)到600°C時進(jìn)行保溫，直到處理 件表面與心部溫度相差小于50°C ；繼續(xù)以5°C /min升溫速率繼續(xù)加熱升溫，當(dāng)爐膛溫度達(dá) 到800°C時進(jìn)行保溫，直到處理件表面與心部溫度相差小于50°C ；接著以10°C /min升溫速 率繼續(xù)加熱升溫，當(dāng)爐膛溫度達(dá)到980°C時進(jìn)行保溫，到處理件完全透熱后繼續(xù)保溫30分 鐘。向真空高壓氣淬爐中充入N2，將處理件冷卻到心部溫度為590°C;接著將所得的處理件 從真空高壓氣淬爐取出，置于裝有淬火油的油爐中，淬火油溫度為105°C，并冷卻至處理件心部溫度為90°C，之后取出所得處理件，轉(zhuǎn)入回火爐回火。實施例2將真空高壓氣淬爐抽真空至爐內(nèi)氣壓為1. OXliT1Pa,后充入壓力為IOOOPa的高純N2進(jìn)行保護(hù)；以8°C /min升溫速率加熱升溫，當(dāng)爐膛溫度達(dá)到650°C時進(jìn)行保溫，直到處理 件表面與心部溫度相差小于50°C ；繼續(xù)以8°C /min升溫速率繼續(xù)加熱升溫，當(dāng)爐膛溫度達(dá) 到850°C時進(jìn)行保溫，直到處理件表面與心部溫度相差小于50°C ；接著以8V /min升溫速 率繼續(xù)加熱升溫，當(dāng)爐膛溫度達(dá)到1050°C時進(jìn)行保溫，到處理件完全透熱后繼續(xù)保溫15分 鐘。向真空高壓氣淬爐中充入N2,將處理件冷卻到心部溫度為620°C，并在真空爐內(nèi)進(jìn)行保 溫，使得處理件的表面溫度和心部溫度差不超過50°C ；接著將處理件從真空高壓氣淬爐取 出，置于裝有淬火油的油爐中，并冷卻至處理件心部溫度為110°C，之后取出所得處理件，轉(zhuǎn) 入回火爐回火。實施例3將真空高壓氣淬爐抽真空至爐內(nèi)氣壓為0. 9乂10_中￡1，后充入高純壓力為IOPa的N2 進(jìn)行保護(hù)；以6°C /min升溫速率加熱升溫，當(dāng)爐膛溫度達(dá)到625°C時進(jìn)行保溫，直到處理件 表面與心部溫度相差小于50°C ；繼續(xù)以6°C /min升溫速率繼續(xù)加熱升溫，當(dāng)爐膛溫度達(dá)到 840°C時進(jìn)行保溫，直到處理件表面與心部溫度相差小于50°C;接著以9°C /min升溫速率繼 續(xù)加熱升溫，當(dāng)爐膛溫度達(dá)到1000°C時進(jìn)行保溫，到處理件完全透熱后繼續(xù)保溫20分鐘。 向真空高壓氣淬爐中充入N2,將處理件冷卻到心部溫度為600°C，接著將處理件從真空高壓 氣淬爐取出，置于裝有淬火油的油爐中，并冷卻至處理件心部溫度為100°C，之后取出所得 處理件，轉(zhuǎn)入回火爐回火。應(yīng)當(dāng)注意到的是，分級加熱階段可以進(jìn)行多次，本發(fā)明優(yōu)選采用三次分級加熱。參考圖2，現(xiàn)有技術(shù)中真空高壓氣淬工藝所得到的淬火馬氏體組織最終經(jīng)過回火 后得到的工件表層回火馬氏體組織，可以看到，其回火馬氏體組織較為粗糙，顆粒較大，內(nèi) 部含有較多殘留奧氏體組織，組織的轉(zhuǎn)變很不充分。參考圖3，為本發(fā)明淬火工藝所得組織 最終回火后所得工件表層回火馬氏體組織，可以看到，其組織轉(zhuǎn)變充分，細(xì)膩均勻，鮮有殘 留奧氏體組織存在，由于回火馬氏體是由淬火馬氏體組織轉(zhuǎn)變而來，由此可知，本發(fā)明淬火 工藝所得的淬火馬氏體組織非常充分，沒有其他雜項組織存在。當(dāng)然，本發(fā)明創(chuàng)造并不局限于上述實施方式，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本 發(fā)明精神的前提下還可作出等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權(quán)利 要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種壓鑄模用H13類鋼的淬火工藝，其特征在于，包括以下步驟a)、分級加熱階段將處理件置于真空高壓氣淬爐進(jìn)行多次分級加熱和保溫；b)、N2冷卻階段向裝有處理件的真空高壓氣淬爐中充入N2，將處理件冷卻到心部溫度為590-620℃；c)、油冷階段將步驟b)所得的處理件從真空高壓氣淬爐取出，置于裝有淬火油的油爐中，并冷卻至處理件心部溫度為90-110℃，之后取出所得處理件，轉(zhuǎn)入回火爐回火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓鑄模用H13類鋼的淬火工藝，其特征于所述步驟b)之后 還有保溫的步驟，使得處理件的表面溫度和心部溫度差不超過50°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓鑄模用H13類鋼的淬火工藝，其特征于所述分級加熱階 段包括以下步驟a)、將真空高壓氣淬爐抽真空至爐內(nèi)氣壓為0.8-1. OXlO-1Pa,后充入壓力在IO-IOOOPa 的N2進(jìn)行保護(hù)；b)、以5-10°C/min升溫速率加熱升溫，當(dāng)爐膛溫度達(dá)到600-650°C時進(jìn)行保溫，直到處 理件表面與心部溫度相差小于50°C ；c)、以5-8°C/min升溫速率繼續(xù)加熱升溫，當(dāng)爐膛溫度達(dá)到800-850°C時進(jìn)行保溫，直 到處理件表面與心部溫度相差小于50°C ；d)、以8-10°C/min升溫速率繼續(xù)加熱升溫，當(dāng)爐膛溫度達(dá)到980-1050°C時進(jìn)行保溫， 到處理件完全透熱后繼續(xù)保溫15-30分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種壓鑄模用H13類鋼的淬火工藝。其包括以下步驟分級加熱階段、N2冷卻階段和油冷階段。本發(fā)明在材料淬火組織轉(zhuǎn)變穩(wěn)定溫度區(qū)時進(jìn)行處理件淬火冷卻介質(zhì)的變換，即將處理件從真空高壓氣淬爐冷卻轉(zhuǎn)移到淬火油爐冷卻，則可以利用淬火油爐冷卻速度快的特點(diǎn)使冷卻曲線快速避開貝氏體組織轉(zhuǎn)變區(qū)，進(jìn)入馬氏體組織轉(zhuǎn)變區(qū)，使處理件微觀組織盡可能轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，減少或避免沿晶界析出的碳化物、貝氏體和殘余奧氏體，從而提高處理件的綜合機(jī)械性能，提高模具使用的可靠性。尤其適合于較大型和復(fù)雜的工件淬火，在不開裂的情況下保證工件的淬火質(zhì)量。
文檔編號C21D1/19GK101818234SQ20101015601
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日
發(fā)明者劉桂平, 馬廣興 申請人:廣州市型腔模具制造有限公司