CN103589991A - 一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法 - Google Patents
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Abstract
一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法，其特征在于按以下步骤进行：（1）配制盐浴，其中含Nd0.5~1.5%；（2）加热至全部熔化，将Cr12钢冷冲压模具置于盐浴中，加热至980~1040℃，保温3~4h；（3）置于煤油中进行淬火，将Cr12钢冷冲压模具加热至480±10℃回火2次，空冷至室温，在Cr12钢冷冲压模具表面获得扩散层和渗钒层。本发明通过在盐浴中加入稀土Nd，使渗钒过程中在Cr12钢冷冲压模具和渗钒层之间形成扩散层，该扩散层能够与渗钒层牢固结合，从而保证渗钒层硬度的同时，延长渗钒层的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于涉及一种冷冲压模具的渗钒方法，特别涉及一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法。
背景技术
在海水淡化设备生产过程中，设备重要部件采用耐海水腐蚀、抗氯化物腐蚀能力的2507不锈钢；此零件是一端喇叭形的管接头，在正常生产过程中需要实心棒料，加工时要去除70~80%的材料；由于进口瑞典2507不锈钢材料价格高，这样会明显增加了该材料和加工的成本；后经研究采用2507不锈管，再经过冲压机床在一端冷冲出一个微喇脖颈，然后再加工零件，大大减少材料、加工成本；冷冲压模具在此过程起到至关重要的作用，模具的硬度、表面的耐磨损能力，直接影响冲压件的质量及加工效率。
Cr12钢是一种中国GB标准牌号高碳高铬型冷作模具钢，用Cr12钢材料制作的冷冲压模具，以传统方法热处理，在冲压生产时模具表面很容易刮伤，并容易磨损，严重影响加工质量，并且寿命短，需要经常更换新模具，至使模具成本增加，最终零件的本身成本降低有限。
发明内容
针对现有Cr12钢冷冲压模具在技术上存在的上述问题，本发明提供一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法，通过改进盐浴渗钒配方，使Cr12钢冷冲压模具在模具和渗钒层之间形成扩散层，提高渗钒层的硬度，增加使用寿命。
本发明的不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法按以下步骤进行：
1、配制盐浴，其成分按重量百分比含无水硼砂65~70%，NaCl 3~5%，BaCl 2~4%，供钒剂V2O5 8~12%，还原剂Al 2~4%，活化剂NaF8~12%，Nd 0.5~1.5%；
2、将盐浴加热至全部熔化，然后将Cr12钢冷冲压模具置于盐浴中，再以2~4℃/min的速度加热至980~1040℃，保温3~4h；
3、将保温后的Cr12钢冷冲压模具置于煤油中进行淬火，当温度降至室温后，将Cr12钢冷冲压模具加热至480±10℃保温1~3h回火2次，最后空冷至室温，在Cr12钢冷冲压模具表面获得扩散层和渗钒层。
上述方法获得的扩散层的厚度为15~22μm，渗钒层的厚度为10~20μm。
上述方法获得的渗钒层的硬度为2500~2600HV。
本发明通过在盐浴中加入稀土Nd，使渗钒过程中在Cr12钢冷冲压模具和渗钒层之间形成扩散层，该扩散层能够与渗钒层牢固结合，从而保证渗钒层硬度的同时，延长渗钒层的使用寿命。本发明的方法具有综合成本低，易于工业化生产等优点，采用本发明的具有扩散层和渗钒层的Cr12钢冷冲压模具制造的零件表面质量好，合格率高，每个Cr12钢冷冲压模具可冲压2507不锈钢零件10000件以上。
具体实施方式
本发明实施例中采用的无水硼砂为市购工业产品，重量纯度在95~98%。
本发明实施例中采用的NaCl为市购工业用一级品，重量纯度≥99%。
本发明实施例中采用的BaCl为市购工业产品，重量纯度≥99.13%。
本发明实施例中采用的V2O5粉为市购工业产品，重量纯度96~98%。
本发明实施例中采用的Al粉为市购工业产品，重量纯度≥99.7%。
本发明实施例中采用的NaF为市购工业产品，重量纯度≥98%。
本发明实施例中采用的Nd为市购工业产品，重量纯度≥99%。
本发明实施例中采用的煤油为市购产品。
本发明实施例中测量扩散层和渗钒层采用的设备为S4800冷场发射扫描电子显微镜。
本发明实施例中测量硬度采用的设备为HXD 1000维氏显微硬度计。
本发明实施例中Cr12钢冷冲压模具的材质为Cr12钢，其成分按重量百分比含C 2.00~2.30%，Si≤0.40%，Mn≤0.40%，Cr 11.50~13.0%，P≤0.030%，S≤0.030%，余量为Fe。
实施例1
将无水硼砂、NaCl 、BaCl 、供钒剂V2O5、还原剂Al、活化剂NaF和Nd混合均匀配制成盐浴，其成分按重量百分比为无水硼砂69%，NaCl 4%，BaCl 34%，供钒剂V2O5 10%，还原剂Al 3%，活化剂NaF10%，Nd 1%；
将盐浴加热至850℃，待物料全部熔化后，将Cr12钢冷冲压模具置于盐浴中，再以2~4℃/min的速度加热至980℃，保温4h；
将保温后的Cr12钢冷冲压模具置于煤油中进行淬火，然后降温至室温；
将Cr12钢冷冲压模具加热至480±10℃保温1h回火，然后在同样条件再回火1次，最后空冷至室温，在Cr12钢冷冲压模具表面获得扩散层和渗钒层；扩散层的厚度为15μm，渗钒层的厚度为10μm；渗钒层的硬度为2527HV；采用该Cr12钢冷冲压模具作为2507不锈钢零件的冲压模具；采用该Cr12钢冷冲压模具以来，共冲压2507不锈钢零件10000件以上，全部合格，未更换冲压模具，冲压模具表面无明显损伤。
实施例2
将无水硼砂、NaCl 、BaCl 、供钒剂V2O5、还原剂Al、活化剂NaF和Nd混合均匀配制成盐浴，其成分按重量百分比为无水硼砂70%，NaCl 3%，BaCl 4%，供钒剂V2O5 8%，还原剂Al 3.5%，活化剂NaF 12%，Nd 0.5%；
将盐浴加热至850℃，待物料全部熔化后，将Cr12钢冷冲压模具置于盐浴中，再以2~4℃/min的速度加热至1040℃，保温3h；
将保温后的Cr12钢冷冲压模具置于煤油中进行淬火，然后降温至室温；
将Cr12钢冷冲压模具加热至480±10℃保温2h回火，然后在同样条件再回火1次，最后空冷至室温，在Cr12钢冷冲压模具表面获得扩散层和渗钒层；扩散层的厚度为22μm，渗钒层的厚度为20μm；渗钒层的硬度为2566HV；采用该Cr12钢冷冲压模具作为2507不锈钢零件的冲压模具；采用该Cr12钢冷冲压模具以来，共冲压2507不锈钢零件10000件以上，全部合格，未更换冲压模具，冲压模具表面无明显损伤。
实施例3
将无水硼砂、NaCl 、BaCl 、供钒剂V2O5、还原剂Al、活化剂NaF和Nd混合均匀配制成盐浴，其成分按重量百分比为无水硼砂67.5%，NaCl 5%，BaCl 2%，供钒剂V2O5 12%，还原剂Al 4%，活化剂NaF8%，Nd 1.5%；
将盐浴加热至850℃，待物料全部熔化后，将Cr12钢冷冲压模具置于盐浴中，再以2~4℃/min的速度加热至1000℃，保温3h；
将保温后的Cr12钢冷冲压模具置于煤油中进行淬火，然后降温至室温；
将Cr12钢冷冲压模具加热至480±10℃保温3h回火，然后在同样条件再回火1次，最后空冷至室温，在Cr12钢冷冲压模具表面获得扩散层和渗钒层；扩散层的厚度为18μm，渗钒层的厚度为15μm；渗钒层的硬度为2549HV；采用该Cr12钢冷冲压模具作为2507不锈钢零件的冲压模具；采用该Cr12钢冷冲压模具以来，共冲压2507不锈钢零件10000件以上，全部合格，未更换冲压模具，冲压模具表面无明显损伤。
实施例4
将无水硼砂、NaCl 、BaCl 、供钒剂V2O5、还原剂Al、活化剂NaF和Nd混合均匀配制成盐浴，其成分按重量百分比为无水硼砂65%，NaCl 5%，BaCl 4%，供钒剂V2O5 12%，还原剂Al 2%，活化剂NaF11.5%，Nd 0.5%；
将盐浴加热至850℃，待物料全部熔化后，将Cr12钢冷冲压模具置于盐浴中，再以2~4℃/min的速度加热至1020℃，保温3.5h；
将保温后的Cr12钢冷冲压模具置于煤油中进行淬火，然后降温至室温；
将Cr12钢冷冲压模具加热至480±10℃保温1h回火，然后在同样条件再回火1次，最后空冷至室温，在Cr12钢冷冲压模具表面获得扩散层和渗钒层；扩散层的厚度为20μm，渗钒层的厚度为18μm；渗钒层的硬度为2600HV；采用该Cr12钢冷冲压模具作为2507不锈钢零件的冲压模具；采用该Cr12钢冷冲压模具以来，共冲压2507不锈钢零件10000件以上，全部合格，未更换冲压模具，冲压模具表面无明显损伤。
实施例5
将无水硼砂、NaCl 、BaCl 、供钒剂V2O5、还原剂Al、活化剂NaF和Nd混合均匀配制成盐浴，其成分按重量百分比为无水硼砂67%，NaCl 4%，BaCl 3%，供钒剂V2O5 11%，还原剂Al 3%，活化剂NaF11%，Nd 1%；
将盐浴加热至850℃，待物料全部熔化后，将Cr12钢冷冲压模具置于盐浴中，再以2~4℃/min的速度加热至1000℃，保温3.5h；
将保温后的Cr12钢冷冲压模具置于煤油中进行淬火，然后降温至室温；
将Cr12钢冷冲压模具加热至480±10℃保温3h回火，然后在同样条件再回火1次，最后空冷至室温，在Cr12钢冷冲压模具表面获得扩散层和渗钒层；扩散层的厚度为16μm，渗钒层的厚度为14μm；渗钒层的硬度为2582HV；采用该Cr12钢冷冲压模具作为2507不锈钢零件的冲压模具；采用该Cr12钢冷冲压模具以来，共冲压2507不锈钢零件10000件以上，全部合格，未更换冲压模具，冲压模具表面无明显损伤。
Claims (3)
1.一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法， 其特征在于按以下步骤进行：
（1）配制盐浴，其成分按重量百分比含无水硼砂65~70%，NaCl 3~5%，BaCl 2~4%，供钒剂V2O5 8~12%，还原剂Al 2~4%，活化剂NaF8~12%，Nd 0.5~1.5%；
（2）将盐浴加热至全部熔化，然后将Cr12钢冷冲压模具置于盐浴中，再以2~4℃/min的速度加热至980~1040℃，保温3~4h；
（3）将保温后的Cr12钢冷冲压模具置于煤油中进行淬火，当温度降至室温后，将Cr12钢冷冲压模具加热至480±10℃保温1~3h回火2次，最后空冷至室温，在Cr12钢冷冲压模具表面获得扩散层和渗钒层。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法， 其特征在于所述的扩散层的厚度为15~22μm，所述的渗钒层的厚度为10~20μm。
3.根据权利要求1所述的一种不锈钢冷冲压模具的稀土渗钒方法， 其特征在于所述的渗钒层的硬度为2500~2600HV。
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