CN101423925B - 镁铬耐火制品模具碳、硼复合渗处理工艺 - Google Patents

镁铬耐火制品模具碳、硼复合渗处理工艺 Download PDF

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Abstract

一种适合于大批量工业生产的镁铬耐火制品模具碳、硼复合渗处理工艺，将模具进行渗碳处理，对模具再进行渗硼处理，模具装箱前对模具表面存在的杂物和氧化物进行打磨、抛光，并用酒精擦净、擦干；再装入渗硼箱，然后放于箱式电炉中渗硼处理。优点是，对于外形尺寸较大，500～1000毫米以上，且形状复杂的异形20Cr镁铬耐火制品模具，经渗碳、渗硼复合处理后，其渗层深度为0.08-0.12mm，硬度为1300-1500HV，其耐磨性和耐用性均得到大幅度提高。

Description

镁铬耐火制品模具碳、硼复合渗处理工艺
技术领域
本发明属于一种模具热处理工艺，特别涉及一种镁铬耐火制品模具碳、硼复合渗处理工艺。
背景技术
热处理工艺有许多种，如渗碳、淬火、渗硼、渗氮处理工艺等等，热处理工艺的选择主要根据部件的形状、结构及其技术要求来确定。目前，镁铬耐火制品模具多采用Q235、20Cr材料制作，并采用传统的热处理工艺，即渗碳后淬火处理。采用这种工艺处理的镁铬耐火制品模具由于表面硬度较低，硬度为58-62HRC，因而其耐磨性、耐蚀性及耐热性均较差，在高压力摩擦压力机、高硬度镁砂作用下，产生划痕裂纹和变形，使用寿命较短；镁砖仅能压制3000块，铬砖仅能压制3500块，高铝砖仅能压制2500块，而碳化硅砖仅能压制1000块，难以达到产量更高的要求。二十世纪七十年代后期在标准件行业的冷镦模具、陶瓷模具及工作负荷较低的易受急剧磨损的模具上采用了固体、液体和真空离子渗硼处理工艺。但这种热处理工艺仅适用于实验室和小型部件的生产，对于外形尺寸较大，500～1000毫米以上，且形状复杂的异形20Cr镁铬耐火制品模具则不能用传统的渗硼热处理工艺进行处理，因为渗硼层薄(0.08-0.12mm)20Cr钢基体较软，淬火后只有280-300HB，经不住800-1000T压力机的打压，使模具的渗硼层破裂，塌陷，造成制造成本很高的模具变形、断裂而报废；更无法实现镁铬耐火制品大批量生产。
发明内容
本发明的目的在于解决现有镁铬耐火制品模具热处理工艺存在的问题，提供一种适合于大批量工业生产的镁铬耐火制品模具碳、硼复合渗处理工艺。
本发明是这样实现的：1、将模具进行渗碳处理，其加热温度为920℃，保温8小时，然后箱冷，不淬火；使模具表面有1.0％碳浓度，渗层深度为1.5mm，模具在渗剂中冷却，防止氧化。2、对模具再进行渗硼处理，模具装箱前对模具表面存在的杂物和氧化物进行打磨、抛光，并用酒精擦净、擦干；再装入渗硼箱(用1Cr18Ni9Ti、1Cr13不锈耐热钢制造)，模具在箱内间隔为20mm的间隙，并将渗硼剂置于间隙中装实，盖箱盖并用耐火土密封；放于箱式电炉中渗硼处理。
上述所说的渗硼剂由供硼剂7％，催渗剂10％，其余为填充剂组成；供硼剂采用密度为0.29-0.194g/cm3的工业高纯度硼铁粉，其质量份数为B-0.24％，Si-12％，Al-2.18％，C-1.05％，P-0.07％，S-0.07％，其余为铁；催渗剂采用纯氟硼酸钾(KBF4)，其纯度99.9％；填充剂采用密度0.154g/cm3，经过充分焙烧的绿色碳化硅(SiC)。
箱式电炉中渗硼处理是这样进行的：装好模具的渗硼箱放入温度为800℃的箱式电炉内，加热保温2h然后加热到930℃，保温10h后，炉内冷却到820℃-840℃，打开渗硼箱模具单个淬火，淬火介质为7-15％NaCl水溶液，复杂形状的模具在光亮油中(32号)淬火冷却，其温度在100℃以下置于空气中冷却，模具冷却后再进行回火处理，回火温度200-220℃，保温时间4小时。
本发明的优点是，对于外形尺寸较大，500～1000毫米以上，且形状复杂的异形20Cr镁铬耐火制品模具，经渗碳、渗硼复合处理后，其渗层深度为0.08-0.12mm，硬度为1300-1500HV，其耐磨性和耐用性均得到大幅度提高。
20Cr镁铬耐火制品模具处理前后的使用寿命见下表
其使用寿命比单一渗碳处理的模具，使用寿命提高2-5倍。
附图说明
图1为碳、硼复合渗处理工艺曲线图；
具体实施方式
下面对本发明详细说明：1、将模具进行渗碳处理，其加热温度为920℃，保温8小时，然后箱冷，不淬火；使模具表面有1.0％碳浓度，渗层深度为1.5mm，渗碳层在渗剂中冷却，防止氧化。2、对模具再进行渗硼处理，模具装箱前对模具表面存在的杂物和氧化物进行打磨、抛光，并用酒精擦净、擦干；再装入渗硼箱(用1Cr18Ni9Ti、1Cr13不锈耐热钢制造)，模具在箱内间隔为20mm的间隙，并将渗硼剂置于间隙中装实，盖箱盖并用耐火土密封；放于箱式电炉中渗硼处理。
上述所说的渗硼剂由供硼剂7％，催渗剂10％，其余为填充剂组成；供硼剂采用密度为0.29-0.194g/cm3的工业高纯度硼铁粉，其质量份数为B-0.24％，Si-12％，Al-2.18％，C-1.05％，P-0.07％，S-0.07％，其余为铁，生产厂为中国辽阳国际硼合金有限公司或中国锦州金属材料研究所；催渗剂采用纯氟硼酸钾(KBF4)，其纯度99.9％，不结块，产地中国湖南、辽宁丹东；填充剂采用密度0.154g/cm3，经过充分焙烧的绿色碳化硅(SiC)，产地中国内蒙赤峰、山东。
箱式电炉中渗硼处理是这样进行的：装好模具的渗硼箱放入温度为800℃的箱式电炉内，加热保温2h然后加热到930℃，保温10h后炉内冷却到820℃-840℃，打开渗硼箱模具单个淬火，淬火介质为7-15％NaCl水溶液，复杂形状的模具在光亮油中(32号)淬火冷却，其温度在100℃以下置于空气中冷却，模具冷却后再进行回火处理，回火温度200-220℃，保温时间4小时。

Claims (1)

1.一种镁铬耐火制品模具碳、硼复合渗处理工艺，其特征在于，a、将模具进行渗碳处理，其加热温度为920℃，保温8小时，然后箱冷，不淬火；使模具表面有1.0％碳浓度，渗层深度为1.5mm，模具在渗剂中冷却；b、对模具再进行渗硼处理，模具装箱前对模具表面存在的杂物和氧化物进行打磨、抛光，并用酒精擦净、擦干；再装入渗硼箱，模具在箱内间隔为20mm的间隙，并将渗硼剂置于间隙中装实，盖箱盖并用耐火土密封；放于箱式电炉中渗硼处理；
上述所说的渗硼剂由供硼剂7％，催渗剂10％，其余为填充剂组成；供硼剂采用密度为0.29-0.194g/cm3的工业高纯度硼铁粉，其质量份数为B-0.24％，Si-12％，Al-2.18％，C-1.05％，P-0.07％，S-0.07％，其余为铁；催渗剂采用纯氟硼酸钾，其纯度99.9％；填充剂采用密度0.154g/cm3，经过充分焙烧的绿色碳化硅；
模具在箱式电炉中渗硼处理是这样进行的：装好模具的渗硼箱放入温度为800℃的箱式电炉内，加热保温2h然后加热到930℃，保温10h后，炉内冷却到820℃-840℃，打开渗硼箱模具单个淬火，淬火介质为7-15％NaCl水溶液，复杂形状的模具在光亮油中淬火冷却，其温度在100℃以下置于空气中冷却，模具冷却后再进行回火处理，回火温度200-220℃，保温时间4小时。
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