本發(fā)明涉及鋼鐵冶金行業(yè)熱作模具鋼的熱處理工藝，尤其是指H13類(lèi)合金熱作模具鋼鍛造的熱處理工藝。
背景技術(shù)：
：H13類(lèi)主要作為有色金屬的擠壓和壓鑄模，因其使用環(huán)境惡劣，對(duì)其模塊要求有較高等向力學(xué)性能和組織均勻性。目前H13類(lèi)熱作模具鋼錠主要采用常規(guī)的熱處理工藝即在1200-1300℃保溫?cái)?shù)小時(shí)+高溫?cái)U(kuò)散處理+多向鍛造或多次鐓拔變形工藝+球化退火工藝+高溫回火鍛后熱處理，該工藝過(guò)程中形成的未溶碳化物及化學(xué)成分偏析區(qū)域會(huì)沿變形加工方向延伸而形成帶狀或網(wǎng)狀組織，其顯微組織普遍存在碳化物偏析、帶狀和網(wǎng)狀組織嚴(yán)重的問(wèn)題，其淬火前球化組織和顯微組織均勻性以及心部橫向沖擊功多數(shù)不能滿(mǎn)足NADCA207#標(biāo)準(zhǔn)或SEP1614標(biāo)準(zhǔn)要求，在使用過(guò)程中往往出現(xiàn)斷橋開(kāi)裂和表面龜裂等早期失效現(xiàn)象。而上述的問(wèn)題在鍛造過(guò)程中，采用合適的鍛造工藝和熱處理工藝，可以消除顯微組織產(chǎn)生的問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)組織和碳化物雙細(xì)化的目的。因此開(kāi)發(fā)一種交叉開(kāi)扁鐓拔H13類(lèi)熱作模具鋼均質(zhì)化鍛造工藝對(duì)于縮短高溫?cái)U(kuò)散時(shí)間，實(shí)現(xiàn)成分均質(zhì)化；促使大塊狀碳化物破碎和細(xì)化帶狀和網(wǎng)狀組織，提高表面質(zhì)量；增強(qiáng)淬透性、塑韌性和回火穩(wěn)定性；還可提高模具鋼的拋光性能和切削加工性能，從而對(duì)提高鋼錠的冷熱疲勞性能和耐高溫的強(qiáng)度具有重要的意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明目的在于克服上述H13類(lèi)熱作模具鋼常規(guī)熱處理工藝存在的不足提供一種交叉開(kāi)扁鐓拔H13類(lèi)熱作模具鋼均質(zhì)化鍛造工藝。一種交叉開(kāi)扁鐓拔H13類(lèi)熱作模具鋼均質(zhì)化鍛造工藝，工藝步驟如下：步驟一，鋼錠正常加熱：將熱作模具正常加熱電渣鋼錠通過(guò)燃?xì)鉅t加熱到1250±10℃透燒；步驟二，開(kāi)扁：再將燒透的鋼錠按照X∶Y∶Z(厚度∶寬度∶高度)比例進(jìn)行開(kāi)扁，之后再回爐在1250±10℃燒透3-6小時(shí)；步驟三，鐓粗：按鐓粗比為1.8-2.3的比例將開(kāi)完扁的扁坯出爐進(jìn)行整體鐓粗；步驟四，回扁；將鐓粗后按十字交叉原則交換X、Y方向(即寬和厚互換)即按照Y∶X∶Z的比例鐓扁方，回拔同樣尺寸鐓粗扁坯，之后再回爐在1250±10℃燒透3-6小時(shí)；步驟五，再鐓粗：按鐓粗比為1.8-2.3的比例將開(kāi)完扁的扁坯出爐進(jìn)行整體鐓粗；步驟六，交叉循環(huán)：重復(fù)步驟二、步驟三，重復(fù)次數(shù)取決于三維方向上的累積鍛造變形率：步驟七，拔長(zhǎng)成型：將經(jīng)交叉循環(huán)開(kāi)扁鐓粗后的扁坯拔長(zhǎng)至產(chǎn)品要求尺寸；步驟八：鍛后微細(xì)化熱處理。作為改進(jìn)方案，步驟二中X∶Y∶Z為1∶1.2-1.4∶2.5-2.7。作為改進(jìn)方案，步驟六中的累積鍛造變形率定義如下：即鍛壓機(jī)在鋼錠或鋼坯同一部位沿X軸方向第i次壓下后的鍛材高度為且從錠到材變形過(guò)程中該方向壓下次數(shù)為n；同理Y和Z軸方向的累積鍛造變形率計(jì)算公式如下：累積鍛造變形率控制在。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點(diǎn)：1)鋼錠在累積鍛造變形率精確計(jì)算下進(jìn)行交叉循環(huán)開(kāi)扁鐓拔后回爐高溫?cái)U(kuò)散，一方面由于換熱表面積增加和表面至心部距離縮短有利于坯料心部完全透燒，傳熱效果好；另一方面扁坯的塑性變形組織相對(duì)于鋼錠的鑄態(tài)組織而言，其晶粒細(xì)小和空位濃度和位錯(cuò)密度大，可以加速元素原子的高溫?cái)U(kuò)散進(jìn)程并在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)成分均勻化。2)開(kāi)扁預(yù)變形使鋼錠中心處的大塊狀一次碳化物得到初步破碎，從動(dòng)力學(xué)角度來(lái)講碎化的一次碳化物在高溫回?zé)^(guò)程中的溶解得以加速，且高溫變形和高溫?cái)U(kuò)散交替進(jìn)行更有利于加快這一均質(zhì)化進(jìn)程。3)形變扁坯通過(guò)改變鋼錠偏析區(qū)域大小及分布來(lái)加速了擴(kuò)散進(jìn)程，其鍛造塑性變形方向?qū)ΨQ(chēng)且變形程度可控，配合合適的鍛后微細(xì)化處理即可獲得組織均勻細(xì)小的高等向性H13模具鋼鍛材。4)本發(fā)明增強(qiáng)模具鋼的淬透性、塑韌性和回火穩(wěn)定性，還提高了模具鋼的拋光性能、切削加工性能和冷熱疲勞性能，從而提高了成品模具鋼的使用壽命。附圖說(shuō)明圖1為交叉開(kāi)扁鐓拔H13類(lèi)熱作模具鋼均質(zhì)化鍛造工藝處理后壓鑄模模塊中心處的微觀(guān)組織。圖2為交叉開(kāi)扁鐓拔H13類(lèi)熱作模具鋼均質(zhì)化鍛造工藝處理后熱擠壓模用的棒材中心處的微觀(guān)組織。具體實(shí)施方式實(shí)施例1一種交叉開(kāi)扁鐓拔H13熱作模具鋼均質(zhì)化鍛造工藝，其熱處理工藝過(guò)程如下：1)鋼錠正常加熱：平均直徑為φ600的6.59噸電渣鋼錠經(jīng)過(guò)使用燃?xì)鉅t1250℃正常加熱；2)開(kāi)扁：再將燒透的鋼錠按照X∶Y∶Z(厚度∶寬度∶高度)＝1∶1.25∶2.5的比例進(jìn)行開(kāi)扁(即630mm×790mm×1700mm)，之后再回爐在1250℃燒透4小時(shí)；3)鐓粗：按鐓粗比為2.0的比例將開(kāi)完扁的扁坯出爐進(jìn)行整體鐓粗；4)回扁；將鐓粗后按旋轉(zhuǎn)90°交換X、Y方向(即寬790mm和厚630mm互換)拔扁790mm×630mm×1700mm，之后再回爐在1250℃燒透4小時(shí)；5)再鐓粗：按鐓粗比為2.0的比例將開(kāi)完扁的扁坯出爐進(jìn)行整體鐓粗；6)拔長(zhǎng)成型：將回扁后的扁坯拔長(zhǎng)至產(chǎn)品斷面尺寸(260mm×730mm×Lmm)，此時(shí)鍛件三維方向上的累積變形率∶100％-120％。；7)鍛后微細(xì)化熱處理。累積鍛造變形率定義如下：即鍛壓機(jī)在鋼錠或鋼坯同一部位沿X軸方向第i次壓下后的鍛材高度為且從錠到材變形過(guò)程中該方向壓下次數(shù)為n；同理Y和Z軸方向的累積鍛造變形率計(jì)算公式如下：此時(shí)在鍛件心部取試塊經(jīng)過(guò)淬回火至硬度HRC44-46并加工成尺寸為7mm×10mm×55mm沖擊試樣，其三維方向的沖擊功測(cè)試結(jié)果均≥280J，見(jiàn)表1中所示，具體的交叉開(kāi)扁鍛造工藝處理后壓鑄模模塊中心處的微觀(guān)組織如圖1所示，達(dá)到SEP1614標(biāo)準(zhǔn)中GA3級(jí)別要求。表1260×730斷面壓鑄模模塊中心沖擊功實(shí)測(cè)值(淬回火至硬度HRC44-46)取樣方向?qū)崪y(cè)數(shù)1/J實(shí)測(cè)數(shù)2/J實(shí)測(cè)數(shù)3/J實(shí)測(cè)數(shù)4/J實(shí)測(cè)數(shù)5/JX軸方向282280282284290Y軸方向286288290290287Z軸方向287288282289298實(shí)施例2一種交叉開(kāi)扁鐓拔H13熱作模具鋼均質(zhì)化鍛造工藝，與實(shí)施例1不同的是，步驟二，開(kāi)扁：再將燒透的鋼錠按照X∶Y∶Z(厚度∶寬度∶高度)＝1∶1.2∶2.5的比例進(jìn)行開(kāi)扁，之后再回爐在1250℃燒透6小時(shí)；累積變形率：120％-150％。此時(shí)在鍛件心部取試塊經(jīng)過(guò)淬回火至硬度HRC44-46并加工成尺寸為7mm×10mm×55mm沖擊試樣，其三維方向的沖擊功測(cè)試結(jié)果均≥280J，見(jiàn)表2中所示，達(dá)到SEP1614標(biāo)準(zhǔn)中GA3級(jí)別要求。表2260×730斷面壓鑄模模塊中心沖擊功實(shí)測(cè)值(淬回火至硬度HRC44-46)實(shí)施例3一種交叉開(kāi)扁鐓拔H13熱作模具鋼均質(zhì)化鍛造工藝，與實(shí)施例1不同的是，步驟二，開(kāi)扁：再將燒透的鋼錠按照X∶Y∶Z(厚度∶寬度∶高度)＝1∶1.4∶2.7的比例進(jìn)行開(kāi)扁，之后再回爐在1250℃燒透3小時(shí)；累積變形率：130％-140％。此時(shí)在鍛件心部取試塊經(jīng)過(guò)淬回火至硬度HRC44-46并加工成尺寸為7mm×10mm×55mm沖擊試樣，其三維方向的沖擊功測(cè)試結(jié)果均≥280J，見(jiàn)表3中所示，達(dá)到SEP1614標(biāo)準(zhǔn)中GA3級(jí)別要求。表3260×730斷面壓鑄模模塊中心沖擊功實(shí)測(cè)值(淬回火至硬度HRC44-46)取樣方向?qū)崪y(cè)數(shù)1/J實(shí)測(cè)數(shù)2/J實(shí)測(cè)數(shù)3/J實(shí)測(cè)數(shù)4/J實(shí)測(cè)數(shù)5/JX軸方向284280284282293Y軸方向287282295285282Z軸方向281284284281291實(shí)施例4一種交叉開(kāi)扁鐓拔H13類(lèi)熱作模具鋼均質(zhì)化鍛造工藝，其熱處理工藝過(guò)程如下：1)鋼錠正常加熱：將凈重3580kg的電渣鋼錠使用燃?xì)鉅t加熱到1250℃透燒；2)開(kāi)扁：再將燒透的鋼錠按照X∶Y∶Z(厚度∶寬度∶高度)＝1∶1.3∶2.5的比例進(jìn)行開(kāi)扁至515mm×670mm×1330mm，之后再回爐在1250℃燒透5小時(shí)；3)鐓粗：按鐓粗比為2.0的比例將扁坯出爐進(jìn)行整體鐓粗；4)回扁；將鐓粗后旋轉(zhuǎn)90°即交換X、Y方向(即寬670mm和厚515mm互換)鐓扁回拔至670mm×515mm×1330mm，之后再回爐在1250℃燒透5小時(shí)；5)再鐓粗：按鐓粗比為2.0的比例將開(kāi)完扁的扁坯出爐進(jìn)行整體鐓粗；6)開(kāi)扁：開(kāi)扁至515mm×670mm×1330mm，之后再回爐在1250℃燒透3小時(shí)；7)再鐓粗：按鐓粗比為2.0的比例將開(kāi)完扁的扁坯出爐進(jìn)行整體鐓粗，此時(shí)X和Y軸方向上的累積鍛造變形率接近100％而Z軸方向上的累積鍛造變形率為150％；8)拔長(zhǎng)成型：將經(jīng)交叉循環(huán)開(kāi)扁鐓粗后的扁坯拔長(zhǎng)至產(chǎn)品要求尺寸9)鍛后微細(xì)化熱處理：具體工藝詳見(jiàn)一種中碳鉻鉬釩系熱作模具鋼的組織微細(xì)化預(yù)處理工藝，CN104178612A，此時(shí)在鍛件心部取試塊并經(jīng)淬回火處理至HRC44-46之間，機(jī)械加工試樣尺寸為7mm×10mm×55mm的無(wú)缺口沖擊試樣，實(shí)測(cè)其三維方向的沖擊功均≥320j，具體的交叉開(kāi)扁鍛造工藝處理后擠壓模模塊中心處的微觀(guān)組織如圖2所示，達(dá)到SEP1614標(biāo)準(zhǔn)中GA2級(jí)別要求。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3