專利名稱：一種磨耗板熱鍛模模具強(qiáng)韌化熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該發(fā)明涉及一種金屬材料及其熱處理工藝方法，具體涉及一種磨耗板熱鍛模模具強(qiáng)韌化熱處理方法，屬于材料工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鍛模是熱模鍛的工具。鍛模模膛制成與所需鍛件凹凸相反的相應(yīng)形狀，并作合適的分型。將鍛件坯料加熱到金屬的再結(jié)晶溫度上的鍛造溫度范圍內(nèi)，放在段模上，再利用鍛造設(shè)備的壓力將坯料鍛造成帶有飛邊或極小飛邊的鍛件。根據(jù)使用設(shè)備的不同，鍛模分錘鍛模、機(jī)械壓力機(jī)鍛模、螺旋壓力機(jī)鍛模、平鍛模
坐寸o鍛模主要用來對高溫狀態(tài)下的金屬進(jìn)行加工，工作條件較差，需承受反復(fù)沖擊載荷和冷熱交變作用，產(chǎn)生很高的應(yīng)力。金屬流動時還會長生摩擦效應(yīng)。因此模具在作業(yè)條件下應(yīng)具有高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、韌性、耐氧化性、熱傳導(dǎo)性和抗熱裂性。所以一般都需要對鍛模進(jìn)行熱處理，以此來提高其性能?，F(xiàn)有鍛模熱，尤其是磨耗板熱鍛模模具的熱處理多數(shù)是采用電阻爐加熱，在油中進(jìn)行冷卻，然后進(jìn)行回火。淬火加熱溫度820-850°C，回火溫度420-500°C，熱處理后模具其表面硬度能達(dá)到40-50HRC的要求。但是這種工藝處理的模具其內(nèi)部強(qiáng)韌性不好，脆性大，使用過程中已發(fā)生早期開裂，模具壽命低，極有待加以改進(jìn)。 通過專利文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)有如下一些專利與本發(fā)明相關(guān)
I、專利號為CN92240835. 1，名稱為“一種新型錘鍛?；鼗鸺訜嵫b置”的中國專利，該專利公開了一個由金屬外殼、耐火絕熱層和加熱器構(gòu)成的鍛模熱處理裝置，其特征是該加熱器由兩組分區(qū)域設(shè)置且互相獨立的電熱器[6] [13]組成，它們各有相應(yīng)的溫度控制系統(tǒng)；鄰近其中一組電熱器[6]有一條截面形狀近似矩形、頂部寬度略大于錘鍛模燕尾寬度的槽溝[17]，一開口的耐熱鋼面板[9]位于槽溝[17]頂面；裝入錘鍛模后，在該裝置內(nèi)能形成分別容納其燕尾和型腔本體并互相獨立的兩個加熱室[17] [18]。2、專利號為CN200410017949. 9，名稱為“氣門精鍛模的表面改性處理加工方法”的中國專利，該專利公開了一種氣門精鍛模的表面改性處理加工方法，主要采用滲氮工藝，該方法的特征在于具有以下工藝過程和步驟a.采用原熱作模具鋼制造的氣門精鍛模，經(jīng)淬回火后，放入專用的等離子熱處理設(shè)備，通入以氨氣為主的含氮氣氛，并在500-550°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行2-8小時的等離子滲氮處理；b.等離子滲氮結(jié)束時，再通入氨氣和丙酮混合氣，在上述500-550°C溫度下進(jìn)行1-3小時的等離子氮碳共滲處理，氨氣和丙酮氣體的體積比為10 1-5 I ；c.然后再放入蒸汽氧化爐中，在0.05-0. 25MPa的蒸汽壓力下、在500-550°C溫度范圍內(nèi)對模具進(jìn)行表面氧化處理。d.經(jīng)上述復(fù)合工藝處理后，使模具表面呈均勻的藍(lán)灰色，且模具表層結(jié)構(gòu)形成為三層，即最表層為氧化膜，厚度為3-10 u m ;第二層次表層為氮、碳擴(kuò)散層，厚度為100-400 u m，第三層為基體心部，在次表層以下，為熱作模具鋼的基體組織。
3、專利號為CN00260166. 4，名稱為“一種鍛模的電輻射預(yù)熱裝置”的中國專利，該專利公開了一種鍛模的電輻射預(yù)熱裝置，其特征在于具有一個外形呈長方體的殼體，該殼體的中心部有一個上下面敞開的矩形的輻射腔(4)，殼體中沿輻射腔四周為中空的夾層
(5)，在所說的輻射腔(4)中自上至下安裝有若干排電輻射加熱元件-硅碳棒￠)，每根硅碳棒(6)架設(shè)于輻射腔的兩內(nèi)壁(3)，其兩電極端伸入殼體中空的夾層中，與置于該夾層中的電源線連接，每排的硅碳棒均勻布列，相鄰排的硅碳棒相互錯列，在所說的殼體的外壁(2)上安裝有向夾層強(qiáng)制通風(fēng)散熱的風(fēng)扇(9)以及通風(fēng)口(10)。但在檢索中沒有發(fā)現(xiàn)有關(guān)磨耗板熱鍛模模具熱處理方面的專利，更沒有發(fā)現(xiàn)有關(guān)強(qiáng)韌化熱處理方面的專利文獻(xiàn)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有磨耗板熱鍛模模具熱處理方面，存在內(nèi)部強(qiáng)韌性不好，脆性大，使用過程中已發(fā)生早期開裂，模具壽命低的不足，提供一種改進(jìn)的磨耗板熱鍛模模具熱處理方法，該方法可以有效解決在熱處理后存在內(nèi)部強(qiáng)韌性不好，脆性大，使用過程中發(fā)生早期開裂，模具壽命低的問題。為了達(dá)到此目的，本發(fā)明釆用的技術(shù)方案是，一種磨耗板熱鍛模模具強(qiáng)韌化熱處理方法，磨耗板熱鍛模模具強(qiáng)韌化熱處理工藝中至少包括如下步驟
(1)加熱大的整體鍛模(單塊重量>500Kg)—般采用臺車式電爐加熱，采用裝箱或涂刷高溫涂料，防止工件氧化、脫碳；小的鑲塊模一般在滴注保護(hù)氣氛的井式爐內(nèi)加熱。本發(fā)明的鍛模在保護(hù)氣氛的井式爐中加熱。加熱工藝分為預(yù)熱+最終奧氏體化加熱兩段式加熱，預(yù)熱溫度一般為650°C,預(yù)熱時間為最終保溫加熱時間的一半；最終奧氏體化加熱溫度選擇880°C，較原來加熱溫度高20-40°C ;加熱溫度提高20-40°C的好處在于使鋼中合金元素充分融入基體內(nèi)，發(fā)揮合金元素的作用，保證模具淬火后生成板條狀馬氏體，強(qiáng)度高的同時，又有較高的韌性。保溫加熱時間按模具有效厚度計算，一般按I. 5min/mm考慮；
(2)淬火淬火冷采用光亮快速淬火油，油溫控制在60-80°C，模具出爐后在空氣中預(yù)冷3-5分鐘，然后進(jìn)入淬火油中進(jìn)行冷卻，冷卻時間根據(jù)模具厚度決定，嚴(yán)格控制模具冷卻溫度，確保模具溫度冷卻到180°C立即出油，此時模具表面冒較大油煙，但是沒有明火；
(3)—次回火模具出油后，不能在空氣中停留，直接進(jìn)入回火爐進(jìn)行回火，第一段的回火溫度為280°C，回火時間I. 5-2小時，接著升溫到420°C，保溫時間3_5小時，回火后出爐油冷冷透，回火后油冷對油溫、冷卻時間沒有過多的要求，只是冷卻到室溫即可。油冷的目的是防止模具的回火脆性；
(4)檢查檢查鍛模硬度，如果硬度偏高，在進(jìn)行二次回火時適當(dāng)提高二次回火的溫度10-20°C，時間與第一次一樣；
(5)二次回火由于一次回火，鍛模的內(nèi)部組織轉(zhuǎn)變不完全，鍛模必須進(jìn)行二次回火，回火方式與第一次一樣，回火溫度根據(jù)一次回火后模具的硬度確定，如果硬度偏高，適當(dāng)提高二次回火的溫度10-20°C ;回火時間3-5小時，回火后同樣需要和第一次樣的油冷冷透；
(6)去應(yīng)力時效模具硬度檢查合格后，需要在220°C進(jìn)行一次去應(yīng)力回火，時間4-6小時，以消除模具內(nèi)部的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力。這次去應(yīng)力回火非常重要，我們發(fā)現(xiàn)，沒有經(jīng)過此次去應(yīng)力回火的模具，使用中早期脆斷的可能性很大。
本發(fā)明的有益效果各種熱鍛模模具一般采用5CrMnMo、5CrNiMo制作，使用中需要承受非常大的沖擊。由于熱處理工藝不當(dāng)，整體脆性大，使用壽命短。本發(fā)明通過合適的熱處理工藝，鍛模加熱溫度比原來提高20-40 °C，利于材料中合金元素完全溶入基體材料中，充分發(fā)揮合金元素的作用；控制模具在淬火油中的冷卻時間，保證其冷卻溫度在180°C左右；油冷后不在空氣中停留，立即進(jìn)入280°C中進(jìn)行回火；增加一次220°C去應(yīng)力時效工藝。該工藝保證熱處理后鍛模的硬度，同時模具心部具有很高的強(qiáng)韌性達(dá)到了產(chǎn)品要求，不易出現(xiàn)裂紋。
具體實施例方式下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。實施例I
一種磨耗板熱鍛模模具強(qiáng)韌化熱處理方法，磨耗板熱鍛模模具強(qiáng)韌化熱處理工藝中至少包括如下步驟
(1)加熱大的整體鍛模(單塊重量>500Kg)—般采用臺車式電爐加熱，采用裝箱或涂刷高溫涂料，防止工件氧化、脫碳；小的鑲塊模一般在滴注保護(hù)氣氛的井式爐內(nèi)加熱。本發(fā)明是將鍛模在保護(hù)氣氛的井式爐中加熱。加熱工藝分為預(yù)熱+最終奧氏體化加熱兩段式加熱，預(yù)熱溫度一般為650°C,預(yù)熱時間為最終保溫加熱時間的一半；最終奧氏體化加熱溫度選擇880°C，較原來加熱溫度高20-40°C ;加熱溫度提高20-40°C的好處在于使鋼中合金元素充分融入基體內(nèi)，發(fā)揮合金元素的作用，保證模具淬火后生成板條狀馬氏體，強(qiáng)度高的同時，又有較高的韌性。保溫加熱時間按模具有效厚度，每I. 5min/mm計算；
(2)淬火淬火冷采用光亮快速淬火油，油溫控制在60-80°C，模具出爐后在空氣中預(yù)冷3-5分鐘，然后進(jìn)入淬火油中進(jìn)行冷卻，冷卻時間根據(jù)模具厚度決定，嚴(yán)格控制模具冷卻溫度，確保模具溫度冷卻到180°C立即出油，此時模具表面冒較大油煙，但是沒有明火；
(3)—次回火模具出油后，不能在空氣中停留，直接進(jìn)入回火爐進(jìn)行回火，第一段的回火溫度為280°C，回火時間I. 5-2小時，接著升溫到420°C，保溫時間3_5小時，回火后出爐油冷冷透，回火后油冷對油溫、冷卻時間沒有過多的要求，只是冷卻到室溫即可。油冷的目的是防止模具的回火脆性；
(4)檢查檢查鍛模硬度，如果硬度偏高，在進(jìn)行二次回火時適當(dāng)提高二次回火的溫度10-20°C，時間與第一次一樣；
(5)二次回火由于一次回火，鍛模的內(nèi)部組織轉(zhuǎn)變不完全，鍛模必須進(jìn)行二次回火，回火方式與第一次一樣，回火溫度根據(jù)一次回火后模具的硬度確定，如果硬度偏高，適當(dāng)提高二次回火的溫度10-20°C ;回火時間3-5小時，回火后同樣需要和第一次樣的油冷冷透；
(6)去應(yīng)力時效模具硬度檢查合格后，需要在220°C進(jìn)行一次去應(yīng)力回火，時間4-6小時，以消除模具內(nèi)部的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力。這次去應(yīng)力回火非常重要，我們發(fā)現(xiàn)，沒有經(jīng)過此次去應(yīng)力回火的模具，使用中早期脆斷的可能性很大。本發(fā)明的有益效果各種熱鍛模模具一般采用5CrMnMo、5CrNiMo制作，使用中需要承受非常大的沖擊。由于熱處理工藝不當(dāng)，整體脆性大，使用壽命短。本發(fā)明通過合適的熱處理工藝，鍛模加熱溫度比原來提高20-40 °C，所述的加熱工藝必需使鋼中合金元素充分融入基體內(nèi)，保證模具淬火后生成板條狀馬氏體。同時控制模具在淬火油中的冷卻時間，、保證其冷卻溫度在180°C左右；油冷后不在空氣中停留，立即進(jìn)入280°C中進(jìn)行回火；增加一次220° C去應(yīng)力時效工藝。該工藝保證熱處理后鍛模的硬度，同時模具心部具有很高的強(qiáng)韌性達(dá)到了產(chǎn)品要求，不易出現(xiàn)裂紋。
權(quán)利要求
1.一種磨耗板熱鍛模模具強(qiáng)韌化熱處理方法，其特征在于磨耗板熱鍛模模具強(qiáng)韌化熱處理工藝中至少包括如下步驟 (1)加熱將鍛模在保護(hù)氣氛的井式爐中加熱； (2)淬火淬火冷采用光亮快速淬火油，油溫控制在60-80°C，模具出爐后在空氣中預(yù)冷3-5分鐘，然后進(jìn)入淬火油中進(jìn)行冷卻，冷卻時間根據(jù)模具厚度決定，嚴(yán)格控制模具冷卻溫度，確保模具溫度冷卻到180°C立即出油，此時模具表面冒較大油煙，但是沒有明火； (3)—次回火模具出油后，不能在空氣中停留，直接進(jìn)入回火爐進(jìn)行回火，第一段的回火溫度為280°C，回火時間I. 5-2小時；接著升溫到420°C，保溫時間3_5小時，回火后出爐油冷冷透，回火后油冷對油溫、冷卻時間沒有過多的要求，只是冷卻到室溫即可； (4)檢查檢查鍛模硬度，如果硬度偏高，在進(jìn)行二次回火時適當(dāng)提高二次回火的溫度10-20°C，時間與第一次一樣； (5)二次回火由于一次回火，鍛模的內(nèi)部組織轉(zhuǎn)變不完全，鍛模必須進(jìn)行二次回火，回火方式與第一次一樣，回火溫度根據(jù)一次回火后模具的硬度確定，如果硬度偏高，適當(dāng)提高二次回火的溫度10-20°C ;回火時間3-5小時，回火后同樣需要和第一次樣的油冷冷透； (6)去應(yīng)力時效模具硬度檢查合格后，需要在220°C進(jìn)行一次去應(yīng)力回火，時間4-6小時，以消除模具內(nèi)部的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力。
2.如權(quán)利要求I所述的磨耗板熱鍛模模具強(qiáng)韌化熱處理方法，其特征在于所述的加熱工藝分為預(yù)熱+最終奧氏體化加熱兩段式加熱，預(yù)熱溫度一般為650°C，預(yù)熱時間為最終保溫加熱時間的一半；最終奧氏體化加熱溫度選擇880°C，保溫加熱時間按模具有效厚度，每 I. 5min/mm 計算。
3.如權(quán)利要求I所述的磨耗板熱鍛模模具強(qiáng)韌化熱處理方法，其特征在于所述的加熱工藝必需使鋼中合金元素充分融入基體內(nèi)，保證模具淬火后生成板條狀馬氏體。
全文摘要
一種磨耗板熱鍛模模具強(qiáng)韌化熱處理方法，其特征在于磨耗板熱鍛模模具強(qiáng)韌化熱處理工藝中至少包括如下步驟:加熱:將鍛模在保護(hù)氣氛的井式爐中加熱；(2)淬火淬火冷采用光亮快速淬火油，然后進(jìn)入淬火油中進(jìn)行冷卻；(3)一次回火模具出油后，不在空氣中停留，直接進(jìn)入回火爐進(jìn)行回火，回火后出爐油冷冷透；(4)檢查檢查鍛模硬度；(5)二次回火由于一次回火，鍛模的內(nèi)部組織轉(zhuǎn)變不完全，鍛模必須進(jìn)行二次回火，回火方式與第一次一樣，回火后同樣需要和第一次樣的油冷冷透；(6)去應(yīng)力時效模具硬度檢查合格后，需要在220℃進(jìn)行一次去應(yīng)力回火。
文檔編號C21D1/18GK102676778SQ20121019783
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者姚春華, 張懿寧, 李海波, 許光華 申請人:株洲春華實業(yè)有限責(zé)任公司