CN102676778A - 一种磨耗板热锻模模具强韧化热处理方法 - Google Patents

Abstract

一种磨耗板热锻模模具强韧化热处理方法，其特征在于：磨耗板热锻模模具强韧化热处理工艺中至少包括如下步骤:加热:将锻模在保护气氛的井式炉中加热；（2）淬火：淬火冷采用光亮快速淬火油，然后进入淬火油中进行冷却；（3）一次回火：模具出油后，不在空气中停留，直接进入回火炉进行回火，回火后出炉油冷冷透；（4）检查：检查锻模硬度；（5）二次回火：由于一次回火，锻模的内部组织转变不完全，锻模必须进行二次回火，回火方式与第一次一样，回火后同样需要和第一次样的油冷冷透；（6）去应力时效：模具硬度检查合格后，需要在220℃进行一次去应力回火。

Description

一种磨耗板热锻模模具强韧化热处理方法

技术领域

该发明涉及一种金属材料及其热处理工艺方法，具体涉及一种磨耗板热锻模模具强韧化热处理方法，属于材料工程领域。

背景技术

锻模是热模锻的工具。锻模模膛制成与所需锻件凹凸相反的相应形状，并作合适的分型。将锻件坯料加热到金属的再结晶温度上的锻造温度范围内，放在段模上，再利用锻造设备的压力将坯料锻造成带有飞边或极小飞边的锻件。

根据使用设备的不同，锻模分锤锻模、机械压力机锻模、螺旋压力机锻模、平锻模等。

锻模主要用来对高温状态下的金属进行加工，工作条件较差，需承受反复冲击载荷和冷热交变作用，产生很高的应力。金属流动时还会长生摩擦效应。因此模具在作业条件下应具有高的强度、硬度、耐磨性、韧性、耐氧化性、热传导性和抗热裂性。所以一般都需要对锻模进行热处理，以此来提高其性能。

现有锻模热，尤其是磨耗板热锻模模具的热处理多数是采用电阻炉加热，在油中进行冷却，然后进行回火。淬火加热温度820-850℃，回火温度420-500℃，热处理后模具其表面硬度能达到40-50HRC的要求。但是这种工艺处理的模具其内部强韧性不好，脆性大，使用过程中已发生早期开裂，模具寿命低，极有待加以改进。

通过专利文献检索发现有如下一些专利与本发明相关：

1、专利号为CN92240835.1，名称为“一种新型锤锻模回火加热装置”的中国专利，该专利公开了一个由金属外壳、耐火绝热层和加热器构成的锻模热处理装置，其特征是：该加热器由两组分区域设置且互相独立的电热器[6][13]组成，它们各有相应的温度控制系统；邻近其中一组电热器[6]有一条截面形状近似矩形、顶部宽度略大于锤锻模燕尾宽度的槽沟[17]，一开口的耐热钢面板[9]位于槽沟[17]顶面；装入锤锻模后，在该装置内能形成分别容纳其燕尾和型腔本体并互相独立的两个加热室[17][18]。

2、专利号为CN200410017949.9，名称为“气门精锻模的表面改性处理加工方法”的中国专利，该专利公开了一种气门精锻模的表面改性处理加工方法，主要采用渗氮工艺，该方法的特征在于具有以下工艺过程和步骤：a.采用原热作模具钢制造的气门精锻模，经淬回火后，放入专用的等离子热处理设备，通入以氨气为主的含氮气氛，并在500-550℃温度范围内进行2-8小时的等离子渗氮处理；b.等离子渗氮结束时，再通入氨气和丙酮混合气，在上述500-550℃温度下进行1-3小时的等离子氮碳共渗处理，氨气和丙酮气体的体积比为10∶1-5∶1；c.然后再放入蒸汽氧化炉中，在0.05-0.25MPa的蒸汽压力下、在500-550℃温度范围内对模具进行表面氧化处理。d.经上述复合工艺处理后，使模具表面呈均匀的蓝灰色，且模具表层结构形成为三层，即最表层为氧化膜，厚度为3-10μm；第二层次表层为氮、碳扩散层，厚度为100-400μm，第三层为基体心部，在次表层以下，为热作模具钢的基体组织。

3、专利号为CN00260166.4，名称为“一种锻模的电辐射预热装置”的中国专利，该专利公开了一种锻模的电辐射预热装置，其特征在于具有一个外形呈长方体的壳体，该壳体的中心部有一个上下面敞开的矩形的辐射腔(4)，壳体中沿辐射腔四周为中空的夹层(5)，在所说的辐射腔(4)中自上至下安装有若干排电辐射加热元件-硅碳棒(6)，每根硅碳棒(6)架设于辐射腔的两内壁(3)，其两电极端伸入壳体中空的夹层中，与置于该夹层中的电源线连接，每排的硅碳棒均匀布列，相邻排的硅碳棒相互错列，在所说的壳体的外壁(2)上安装有向夹层强制通风散热的风扇(9)以及通风口(10)。

但在检索中没有发现有关磨耗板热锻模模具热处理方面的专利，更没有发现有关强韧化热处理方面的专利文献报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有磨耗板热锻模模具热处理方面，存在内部强韧性不好，脆性大，使用过程中已发生早期开裂，模具寿命低的不足，提供一种改进的磨耗板热锻模模具热处理方法，该方法可以有效解决在热处理后存在内部强韧性不好，脆性大，使用过程中发生早期开裂，模具寿命低的问题。

为了达到此目的，本发明釆用的技术方案是，一种磨耗板热锻模模具强韧化热处理方法，磨耗板热锻模模具强韧化热处理工艺中至少包括如下步骤:

（1）加热:大的整体锻模（单块重量＞500Kg）一般采用台车式电炉加热，采用装箱或涂刷高温涂料，防止工件氧化、脱碳；小的镶块模一般在滴注保护气氛的井式炉内加热。本发明的锻模在保护气氛的井式炉中加热。加热工艺分为预热+最终奥氏体化加热两段式加热，预热温度一般为650℃，预热时间为最终保温加热时间的一半；最终奥氏体化加热温度选择880℃，较原来加热温度高20-40℃；加热温度提高20-40℃的好处在于使钢中合金元素充分融入基体内，发挥合金元素的作用，保证模具淬火后生成板条状马氏体，强度高的同时，又有较高的韧性。保温加热时间按模具有效厚度计算，一般按1.5min/mm考虑；

（2）淬火：淬火冷采用光亮快速淬火油，油温控制在60-80℃，模具出炉后在空气中预冷3-5分钟，然后进入淬火油中进行冷却，冷却时间根据模具厚度决定，严格控制模具冷却温度，确保模具温度冷却到180℃立即出油，此时模具表面冒较大油烟，但是没有明火；

（3）一次回火：模具出油后，不能在空气中停留，直接进入回火炉进行回火，第一段的回火温度为280℃，回火时间1.5-2小时 ，接着升温到420℃，保温时间3-5小时，回火后出炉油冷冷透，回火后油冷对油温、冷却时间没有过多的要求，只是冷却到室温即可。油冷的目的是防止模具的回火脆性；

（4）检查：检查锻模硬度，如果硬度偏高，在进行二次回火时适当提高二次回火的温度10-20℃，时间与第一次一样；

（5）二次回火：由于一次回火，锻模的内部组织转变不完全，锻模必须进行二次回火，回火方式与第一次一样，回火温度根据一次回火后模具的硬度确定，如果硬度偏高，适当提高二次回火的温度10-20℃；回火时间3-5小时，回火后同样需要和第一次样的油冷冷透；

（6）去应力时效：模具硬度检查合格后，需要在220℃进行一次去应力回火，时间4-6小时，以消除模具内部的热应力和组织应力。这次去应力回火非常重要，我们发现，没有经过此次去应力回火的模具，使用中早期脆断的可能性很大。

本发明的有益效果：各种热锻模模具一般采用5CrMnMo、5CrNiMo制作，使用中需要承受非常大的冲击。由于热处理工艺不当，整体脆性大，使用寿命短。本发明通过合适的热处理工艺，锻模加热温度比原来提高 20-40 ℃，利于材料中合金元素完全溶入基体材料中，充分发挥合金元素的作用；控制模具在淬火油中的冷却时间，保证其冷却温度在180℃左右；油冷后不在空气中停留，立即进入280℃中进行回火；增加一次220℃去应力时效工艺。该工艺保证热处理后锻模的硬度，同时模具心部具有很高的强韧性达到了产品要求，不易出现裂纹。

具体实施方式

    下面将结合实施例对本发明做进一步的描述。

实施例1 

一种磨耗板热锻模模具强韧化热处理方法，磨耗板热锻模模具强韧化热处理工艺中至少包括如下步骤:

（1）加热:大的整体锻模（单块重量＞500Kg）一般采用台车式电炉加热，采用装箱或涂刷高温涂料，防止工件氧化、脱碳；小的镶块模一般在滴注保护气氛的井式炉内加热。本发明是将锻模在保护气氛的井式炉中加热。加热工艺分为预热+最终奥氏体化加热两段式加热，预热温度一般为650℃，预热时间为最终保温加热时间的一半；最终奥氏体化加热温度选择880℃，较原来加热温度高20-40℃；加热温度提高20-40℃的好处在于使钢中合金元素充分融入基体内，发挥合金元素的作用，保证模具淬火后生成板条状马氏体，强度高的同时，又有较高的韧性。保温加热时间按模具有效厚度，每1.5min/mm计算；

（2）淬火：淬火冷采用光亮快速淬火油，油温控制在60-80℃，模具出炉后在空气中预冷3-5分钟，然后进入淬火油中进行冷却，冷却时间根据模具厚度决定，严格控制模具冷却温度，确保模具温度冷却到180℃立即出油，此时模具表面冒较大油烟，但是没有明火；

（3）一次回火：模具出油后，不能在空气中停留，直接进入回火炉进行回火，第一段的回火温度为280℃，回火时间1.5-2小时 ，接着升温到420℃，保温时间3-5小时，回火后出炉油冷冷透，回火后油冷对油温、冷却时间没有过多的要求，只是冷却到室温即可。油冷的目的是防止模具的回火脆性；

（4）检查：检查锻模硬度，如果硬度偏高，在进行二次回火时适当提高二次回火的温度10-20℃，时间与第一次一样；

（5）二次回火：由于一次回火，锻模的内部组织转变不完全，锻模必须进行二次回火，回火方式与第一次一样，回火温度根据一次回火后模具的硬度确定，如果硬度偏高，适当提高二次回火的温度10-20℃；回火时间3-5小时，回火后同样需要和第一次样的油冷冷透；

（6）去应力时效：模具硬度检查合格后，需要在220℃进行一次去应力回火，时间4-6小时，以消除模具内部的热应力和组织应力。这次去应力回火非常重要，我们发现，没有经过此次去应力回火的模具，使用中早期脆断的可能性很大。

本发明的有益效果：各种热锻模模具一般采用5CrMnMo、5CrNiMo制作，使用中需要承受非常大的冲击。由于热处理工艺不当，整体脆性大，使用寿命短。本发明通过合适的热处理工艺，锻模加热温度比原来提高 20-40 ℃，所述的加热工艺必需使钢中合金元素充分融入基体内，保证模具淬火后生成板条状马氏体。同时控制模具在淬火油中的冷却时间，保证其冷却温度在180℃左右；油冷后不在空气中停留，立即进入280℃中进行回火；增加一次220℃去应力时效工艺。该工艺保证热处理后锻模的硬度，同时模具心部具有很高的强韧性达到了产品要求，不易出现裂纹。

Claims (3)

1.一种磨耗板热锻模模具强韧化热处理方法，其特征在于：磨耗板热锻模模具强韧化热处理工艺中至少包括如下步骤:

（1）加热:将锻模在保护气氛的井式炉中加热；

（2）淬火：淬火冷采用光亮快速淬火油，油温控制在60-80℃，模具出炉后在空气中预冷3-5分钟，然后进入淬火油中进行冷却，冷却时间根据模具厚度决定，严格控制模具冷却温度，确保模具温度冷却到180℃立即出油，此时模具表面冒较大油烟，但是没有明火；

（3）一次回火：模具出油后，不能在空气中停留，直接进入回火炉进行回火，第一段的回火温度为280℃，回火时间1.5-2小时；接着升温到420℃，保温时间3-5小时，回火后出炉油冷冷透，回火后油冷对油温、冷却时间没有过多的要求，只是冷却到室温即可；

（4）检查：检查锻模硬度，如果硬度偏高，在进行二次回火时适当提高二次回火的温度10-20℃，时间与第一次一样；

（5）二次回火：由于一次回火，锻模的内部组织转变不完全，锻模必须进行二次回火，回火方式与第一次一样，回火温度根据一次回火后模具的硬度确定，如果硬度偏高，适当提高二次回火的温度10-20℃；回火时间3-5小时，回火后同样需要和第一次样的油冷冷透；

（6）去应力时效：模具硬度检查合格后，需要在220℃进行一次去应力回火，时间4-6小时，以消除模具内部的热应力和组织应力。

2.如权利要求1所述的磨耗板热锻模模具强韧化热处理方法，其特征在于：所述的加热工艺分为预热+最终奥氏体化加热两段式加热，预热温度一般为650℃，预热时间为最终保温加热时间的一半；最终奥氏体化加热温度选择880℃，保温加热时间按模具有效厚度，每1.5min/mm计算。

3.如权利要求1所述的磨耗板热锻模模具强韧化热处理方法，其特征在于：所述的加热工艺必需使钢中合金元素充分融入基体内，保证模具淬火后生成板条状马氏体。