CN102127627B - 一种获得碳素工具钢高硬度和低变形开裂倾向的方法 - Google Patents

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Abstract

一种获得碳素工具钢高硬度和低变形开裂倾向的方法，其特征是将碳素工具钢在1～3GPa压力下进行760～800℃，保温10～50min后，断电保压自然冷却至室温，冷却压头的循环水流量为0.5～1L/min。再将经上述高压处理后的碳素工具钢试样放入热处理炉中加热至180～200℃，保温60～120min，出炉空冷。本发明的特点在于：经本发明处理后碳素工具钢的硬度较高，其值为62～64HRC，而变形开裂倾向较低。

Description

一种获得碳素工具钢高硬度和低变形开裂倾向的方法
技术领域
本发明属于金属材料科学技术领域，涉及一种提高碳素工具钢的硬度和降低其变形开裂倾向的热工艺方法。
背景技术
碳素工具钢具有成本低、加工性能好及热处理简单等特点，可以制作低速切削的刃具和简单的冷冲模被广泛使用。然而，碳素工具钢的缺点是淬透性低，淬火介质要选用水或盐水，而采用水或盐水冷却后，其变形开裂倾向较大。通常，提高碳素工具钢淬透性的方法主要是加入一种或多种合金元素，如铬、锰、硅、钼、钨等。但采用该方法存在成本高且淬火冷却要用油冷，而油冷的不足之处是污染环境，易燃，甚至满足不了一些工件的性能要求。
发明内容
为了克服现有技术存在的碳素工具钢淬火后硬度低和变形开裂倾向大等不足，本发明提供一种提高碳素工具钢的硬度和降低其变形开裂倾向的热工艺方法，该方法工艺简单，成本低，淬火后硬度高且变形开裂倾向小。
本发明是采用下述技术方案实现的，所述方法的具体步骤如下：
1.高压处理：其工艺参数为：压力为1～3GPa，加热温度为760～800℃，保温时间为10～15min，断电保压自然冷却至室温。其冷却压头的循环水流量为0.5～1L/min.
2.热处理：其工艺参数为：加热温度为180～200℃，保温时间为60～120min，出炉空冷至室温。
先对碳素工具钢样品进行高压热处理，目的是保证碳素工具钢样品的硬度高且无开裂现象。因为碳素工具钢样品经高压热处理后的组织为马氏体，同时高压力能增大碳素工具钢的致密度，故碳素工具钢经高压热处理后的硬度较高。另外，在高压条件下，实验样品经加热保温后在冷却过程中不直接与循环水接触。因此本实验样品获得马氏体的冷却速度较小。冷却速度降低，可减小了因冷却速度过快而产生的应力，同时可使样品冷却更趋于均匀，从而降低了因冷却不均而产生的应力，其结果使样品的变形开裂倾向减小。随后对经高压热处理后的碳素工具钢进行180～200℃，保温时间为60～120min热处理，可以消除由高压热处理过程中产生的内应力，进一步降低其开裂倾向。
本发明的有益效果是：本发明工艺方法简单、操作方便、成本低廉，采用该工艺方法处理的碳素工具钢硬度高和变形开裂倾向小，质量稳定，适合于批量工业生产。
具体实施方式：
实施例1
所用材料为碳素工具钢，其化学成分(质量分数wt％)为，C 0.71％，Mn0.36％，Si 0.32％，S 0.025％，P 0.027％。将尺寸为15×10×2mm中部开V形口的碳素工具钢试样在CS-IIB型六面顶压机上进行高压实验。采用压力为1GPa，加热温度为800℃，保温时间为10min，断电保压冷却至室温，其冷却压头的循环水流量为0.7L/min。然后再将经高压热处理后的样品在KLX-12B箱式电阻炉中进行热处理，加热温度为200℃，保温时间60min，出炉空冷至室温。其硬度和变形开裂结果见表1。
实施例2
实验材料的成分与工艺过程与实施例1相同，本实施例中采用压力为3GPa，加热温度为760℃，保温时间为15min，断电保压冷却至室温。随后的热处理工艺与实施例1相同。其硬度和变形开裂结果见表1。
表1不同状态下碳素工具钢的硬度和变形开裂测试结果
Figure BSA00000409629600021
注：常规淬火工艺为：加热800℃保温10min盐水冷。
上述实验结果表明：碳素工具钢经本发明方法处理后的硬度高于常规热处理工艺(淬火)处理的碳素工具钢的硬度，而变形开裂倾向却低于常规热处理工艺(淬火)处理的。说明碳素工具钢经本发明方法处理后具有较高的硬度及较低的变形开裂倾向。

Claims (1)

1.一种获得碳素工具钢高硬度和低变形开裂倾向的方法，其特征是所述方法包括高压热处理和热处理两部分，
所述高压热处理工艺是：其工艺参数为：压力为1～3GPa，处理温度为760～800℃，保温时间为10～15min，断电保压自然冷却至室温，冷却压头的循环水流量为0.5～1L/min，
所述热处理工艺是：加热温度为200℃，保温时间为60min，出炉空冷至室温，
所述的碳素工具钢，其化学成分的质量分数wt％为：C0.65％～1.24％，Mn≤0.4％，Si≤0.35％，S≤0.030％，P≤0.35％。
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Assignee: JIANGSU FINE SPECIAL MATERIAL CO., LTD.

Assignor: Yanshan University

Contract record no.: 2013320010117

Denomination of invention: Method for obtaining high hardness and low deformation crack inclination of carbon tool steel

Granted publication date: 20121212

License type: Exclusive License

Record date: 20130624

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