本發(fā)明屬于模具鋼的生產(chǎn)技術領域，特別涉及一種熱作模具鋼的小規(guī)格40Cr2SiMnMoV鍛件熱處理工藝。
背景技術：
熱作模具鋼主要用于制造對高溫狀態(tài)的金屬進行熱成形的模具生產(chǎn)，其在高溫狀態(tài)金屬熱成形過程中使用環(huán)境極其惡劣，工件表面要在高溫和急冷的狀態(tài)下反復循環(huán)使用，因而要承受大而復雜的拉伸、壓縮接觸應力和高速循環(huán)的高溫冷熱疲勞應力。主要報廢缺陷為表面龜裂、環(huán)裂及軸線上的劃傷引起的裂紋，這是由多種因素綜合作用而導致。要提高其使用壽命只有通過提高材料的強度極限和沖擊韌性來保證，其核心技術是超純凈鋼的冶煉、鍛造及熱處理工藝。40Cr2SiMnMoV是近年來國內(nèi)在熱作模具鋼領域發(fā)展的鋼種之一，其橫向沖擊韌性較差，且因其淬透性較高，淬火冷卻時只能采用油淬的生產(chǎn)方式，環(huán)境污染較大且存在火災隱患。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術中存在的環(huán)境污染較大且存在火災隱患的缺點而提供一種通過改變淬火介質(zhì)在保證材料獲得較高的綜合力學性能的同時有效改善生產(chǎn)環(huán)境并消除安全隱患的小規(guī)格40Cr2SiMnMoV鍛件的熱處理工藝。
本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：一種小規(guī)格40Cr2SiMnMoV鍛件熱處理工藝，包括如下工序：①淬火加熱，在加熱過程中進行兩次預熱，一次預熱溫度為350～400℃，保溫2.5h，二次預熱溫度為600～650℃，保溫2h；②淬火冷卻，采用空-水-空-水-空-水的間隙冷卻方式，首次空氣中的預冷時間控制為220～260S，初始水溫控制為35～45℃，一次水冷時間為200～230S，二次水冷時間為160～200S，三次水冷時間為100～150S；③回火，在工件表面溫度冷卻至250℃左右時轉(zhuǎn)入已備好的爐溫為200～300℃的回火爐中，保溫2 h，,再通過600～660℃高溫加熱，并按2～2.3 h /100mm保持；④回火冷卻，空冷至室溫；⑤重復回火，促使殘余奧氏體分解，避免工件在使用過程中變脆和尺寸發(fā)生變化。
本發(fā)明的技術方案產(chǎn)生的積極效果如下：熱處理工藝采用調(diào)質(zhì)方式進行。淬火加熱時控制好預熱溫度和加熱速度，減少熱應力。淬火冷卻時采用空-水-空-水-空-水的間隙冷卻方式，控制好最初在空氣中的預冷時間和初始水溫，在保證工件獲得足夠淬火冷卻烈度得到馬氏體組織的同時，最大限度減少淬火應力，避免因應力過大造成工件開裂。嚴格控制回火入爐時低溫保持階段的溫度及時間，有效減少殘余奧氏體含量，促使其轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織，再通過高溫加熱和保持，使組織轉(zhuǎn)變完全，消除淬火應力，獲得細小均勻的回火索氏體，在保證高強度的同時得到較高的沖擊韌性。
附圖說明
圖1為本發(fā)明小規(guī)格40Cr2SiMnMoV鍛件熱處理工藝的流程圖。
具體實施方式
小規(guī)格40Cr2SiMnMoV鍛件熱處理工藝，選用鋼種為40Cr2SiMnMoV熱作模具鋼，C=0.35~0.45%，Si=0.80~1.10%，Mn=0.80~1.10%，Cr=1.54~2.00%，Mo=0.40~0.60%，V=0.20~0.40%，S≤0.010%，P≤0.015%，直徑為φ215mm的棒料。
該熱處理工藝，包括如下工序：
①淬火加熱；因該鋼合金元素多，導熱系數(shù)低，若進行高溫裝爐和快速加熱，勢必使鋼內(nèi)、外產(chǎn)生較大溫差，造成很大的內(nèi)應力，因此在淬火加熱過程中除嚴格控制入爐溫度≤350℃外，還需進行兩次預熱，一次預熱溫度為350～400℃，保溫2.5h，二次預熱溫度為600～650℃，保溫2h；通過兩次預熱減少加熱過程中產(chǎn)生的熱應力，使工件內(nèi)外溫度均勻，同時有利于提高高溫區(qū)的加熱速度，促進晶粒細化。
②淬火冷卻，淬火溫度采用860-880℃，保溫時間一般采用1～1.2h /100mm，使工件心部達到規(guī)定溫度、完成奧氏體轉(zhuǎn)變，然后采用空-水-空-水-空-水的間隙冷卻方式進行冷卻，首次空氣中的預冷時間為220～260S，一次水冷時間為200～230S，二次空冷時間為100～160S，二次水冷時間為160～200S，三次空冷時間為100～160S，三次水冷時間為100～150S，初始水溫為35～45℃。通過三次間隙冷卻，使工件獲得足夠淬火冷卻烈度得到馬氏體組織的同時，還可最大限度減少淬火應力，避免因應力過大造成工件開裂。
③回火；在工件表面溫度冷卻至250℃左右時轉(zhuǎn)入已備好的爐溫為200～300℃的回火爐中，保溫2 h，有效減少殘余奧氏體含量，促使其轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織，再升溫至600～660℃進行高溫回火，保溫時間一般采用2～2.3 h /100mm，進行馬氏體分解及殘余奧氏體的繼續(xù)轉(zhuǎn)變，獲得細小均勻的回火索氏體組織，得到較高的綜合力學性能。
④回火冷卻，空冷至室溫。
⑤重復工序③中的回火，促使殘余奧氏體進一步分解，避免工件在今后使用過程中變脆和尺寸發(fā)生變化。
利用本發(fā)明工藝生產(chǎn)的小規(guī)格40Cr2SiMnMoV熱作模具鋼鍛件抗拉強度較常規(guī)油淬能提高8%左右，沖擊功可較常規(guī)油淬提高30%左右，同時有效改善生產(chǎn)環(huán)境并消除安全隱患。力學性能檢測數(shù)據(jù)見附表1。
附表1-力學性能呢檢測表