CN103924045A - 一种复合钢淬火热处理工艺及其采用该热处理工艺得到的复合钢 - Google Patents

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田绍洁
陈世杰
杨仁德
车坤潼
王伟
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Abstract

本发明公开了一种复合钢淬火热处理工艺及其采用该热处理工艺得到的复合钢，工艺包括以下步骤：(1)提供刃口材料为高速钢，基体为模具钢或结构钢的复合钢；(2)将复合钢采用1175℃-1185℃淬火加热，淬火冷却为分级淬火，分级温度为550℃-600℃；(3)将淬火后复合钢油冷至445℃-455℃取出，放在空气中冷却至室温；(4)将室温下的复合钢进行连续两次相同回火，回火温度为555℃-565℃，时间为1小时；将两次回火后的复合钢再进行一次回火，回火温度为395℃-405℃，时间为1小时。本发明所述的一种复合钢淬火热处理工艺及其采用该热处理工艺得到的复合钢，保证了复合钢加工的刀具、工具和模具的质量提高，性能超出了传统单一的高速钢，并且刀具、工具和模具的寿命大大提高。

Description

一种复合钢淬火热处理工艺及其采用该热处理工艺得到的复合钢
技术领域
本发明涉及金属热处理领域，一种复合钢淬火热处理工艺及其采用该热处理工艺得到的复合钢。
背景技术
目前，传统的560℃三次回火的工艺，对于M2高速钢的淬火温度为：1220℃—1250℃，因为这时的淬火温度较高，形成大量的碳化物和奥氏体，因此必须经过560℃三次或四次回火，才能达到预期组织及硬度要求，但是其强韧性仍不能达到人们的理想要求，并且每次回火后必须冷却至室温再进行下一次回火，多次回火工艺繁琐耗时。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种复合钢淬火热处理工艺及其采用该热处理工艺得到的复合钢，用以解决现有的热处理工艺，对高速钢淬火温度较高，形成大量碳化物和奥氏体，必须560℃三次或四次回火，多次回火工艺繁琐，强韧性达不到人们的理想要求的缺点。本发明采用的技术手段如下：
一种复合钢淬火热处理工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)提供刃口材料为高速钢，基体为模具钢或结构钢的复合钢；
(2)将复合钢采用1175℃-1185℃淬火加热，淬火冷却为分级淬火，分级温度为550℃-600℃；
(3)将步骤(2)淬火冷却后，温度为550℃-600℃的复合钢，取出放入油中冷却至445℃—455℃，再取出放入空气中空冷至室温；
(4)将室温下的复合钢进行连续两次相同回火，回火温度为555℃-565℃，时间为1小时；将两次回火后的复合钢再进行一次回火，回火温度为395℃-405℃，时间为1小时。
作为优选步骤(2)的淬火前分别进行545℃-555℃和845℃-855℃两次预热。
作为优选步骤(2)中淬火加热及保温时间为T真1＝T真2＝T真3满足下列用于真空热处理加热的369法则公式：
工件尺寸基本相同，摆放整齐，并摆放空隙＜D时，按下列公式计算：
G≤300kg：T真1＝T真2＝T真3＝30+D
G＝301—600kg：T真1＝T真2＝T真3＝(30—60)+D
G＝601—900kg：T真1＝T真2＝T真3＝(60—90)+D
G≥901kg：T真1＝T真2＝T真3＝90+D
式中：G为装炉总重量，包括工件、料筐、料架及料盘的所有重量(kg)；D为工件有效直径/mm，T真1为第一次预热时间/min；T真2为第二次预热时间/min；T真3为最终保温时间/min。
作为优选步骤(1)所述的高速钢为M42、M2、M2AL、M35或M2-R42，模具钢为Cr12MoV或Cr12，所述结构钢为60Mn、45Mn、16Mn、45号或40Cr。
一种采用上述热处理工艺得到的复合钢。
与现有技术比较，本发明所述的一种复合钢淬火热处理工艺及其采用该热处理工艺得到的复合钢，复合钢因为淬火温度较低(1175℃—1185℃)，比传统淬火温度低60℃—70℃，因此淬火后组织细小均匀，组织的碳化物级别不大于2级，碳化物颗粒不大于7μm，硬度达到HRC66以上，残余奥氏体也较少，基本上555℃-565℃回火两次即可达到标准要求，减少了回火次数，简化了工艺步骤，节省了资源，再加上一次395℃-405℃消除应力回火，使组织的强韧性更高；保证了复合钢加工的刀具、工具和模具的质量提高，性能超出了传统单一的高速钢，并且刀具、工具和模具的寿命大大提高。
本发明热处理工艺得到的复合钢的链板落料的模具寿命提高一倍以上，传统的高速钢M2凹模普通热处理工艺加工寿命标准为14万次/只，我们加工的复合钢凹模寿命为30万次/只，并还在使用；某链条厂的冲头采用本发明M2/Cr12复合淬火工艺，寿命由原来的5万次/只提高至11万次/只。
附图说明
图1是本发明复合钢的结构示意图。
其中：1、刃口材料，2、基体。
具体实施方式
一种复合钢淬火热处理工艺，包括以下步骤：
(1)如图1所示，提供刃口材料1为M42、M2、M2AL、M35或M2-R42等高速钢(凡是钨—钼系、钼系高速钢复合材料在1175℃—1185℃淬火加热区间，都可以满足使用要求)，基体2为Cr12MoV、Cr12等模具钢或60Mn、45Mn、16Mn、45号、40Cr等结构钢的复合钢，并且基体2还能够为60Si2Mn的弹簧钢。例如：刃口材料1为M2的钼系高速钢和基体2为Cr12的冷作模具钢通过热等静压复合而成的复合钢，取用厚度小于10mm较薄的M2高速钢，因此碳化物级别小于2级，淬火、回火后的强韧性较好。
(2)将复合钢采用1175℃-1185℃淬火加热，淬火冷却为分级淬火，分级温度为550℃-600℃，并且淬火前分别进行545℃-555℃和845℃-855℃两次预热；淬火温度比传统淬火温度低60℃—70℃，因此淬火后组织细小均匀，组织的碳化物级别不大于2级，碳化物颗粒不大于7μm，硬度达到HRC66以上，残余奥氏体也较少。
淬火加热及保温时间为T真1＝T真2＝T真3满足下列用于真空热处理加热的369法则公式：
工件尺寸基本相同，摆放整齐，并摆放空隙＜D时，按下列公式计算：
G≤300kg：T真1＝T真2＝T真3＝30+D
G＝301—600kg：T真1＝T真2＝T真3＝(30—60)+D
G＝601—900kg：T真1＝T真2＝T真3＝(60—90)+D
G≥901kg：T真1＝T真2＝T真3＝90+D
式中：G为装炉总重量，包括工件、料筐、料架及料盘的所有重量(kg)；D为工件有效直径/mm。T真1为第一次预热时间/min；T真2为第二次预热时间/min；T真3为最终保温时间/min。
复合钢的基体2为Cr12模具钢，因此1175℃-1185℃淬火使基体2硬度较低(硬度为50RC—55RC)，因此强韧性较高。
(3)将步骤(2)淬火冷却后，温度为550℃-600℃的复合钢，取出放入油中冷却至445℃—455℃，再取出放入空气中空冷至室温。
(4)将室温下的复合钢进行连续两次相同回火，回火温度为555℃-565℃，时间为1小时，即可达到常规的钢件回火强韧性要求，减少了回火次数，简化了工艺步骤，节省了资源；将两次回火后，室温下的复合钢再进行一次回火，回火温度为395℃-405℃，时间为1小时，使组织的强韧性更高。
一种采用上述热处理工艺得到的复合钢。
本发明的复合钢热处理后相比于传统的M2高速钢淬火温度为1220℃—1250℃，回火温度为560℃×三次回火，复合钢进行1175℃-1185℃淬火，两次555℃-565℃回火和一次395℃-405℃回火，使复合钢上刃口材料1的高速钢M2的强韧性高于传统的热处理工艺淬火后的产品。
本发明热处理工艺得到的复合钢的链板落料的模具寿命提高一倍以上，传统的高速钢M2凹模普通热处理工艺加工寿命标准为14万次/只，我们加工的复合钢凹模寿命为30万次/只，并还在使用；某链条厂的冲头采用本发明M2/Cr12淬火工艺，寿命由原来的5万次/只提高到11万次/只。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种复合钢淬火热处理工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)提供刃口材料为高速钢，基体为模具钢或结构钢的复合钢；
(2)将复合钢采用1175℃-1185℃淬火加热，淬火冷却为分级淬火，分级温度为550℃-600℃；
(3)将步骤(2)淬火冷却后，温度为550℃-600℃的复合钢，取出放入油中冷却至445℃—455℃，再取出放入空气中空冷至室温；
(4)将室温下的复合钢进行连续两次相同回火，回火温度为555℃-565℃；将两次回火后的复合钢再进行一次回火，回火温度为395℃-405℃。
2.根据权利要求1所述的一种复合钢淬火热处理工艺，其特征在于：步骤(2)的淬火前分别进行545℃-555℃和845℃-855℃两次预热。
3.根据权利要求2所述的一种复合钢淬火热处理工艺，其特征在于：步骤(2)中淬火加热及保温时间为T真1＝T真2＝T真3满足下列用于真空热处理加热的369法则公式：
工件尺寸基本相同，摆放整齐，并摆放空隙＜D时，按下列公式计算：
G≤300kg：T真1＝T真2＝T真3＝30+D
G＝301—600kg：T真1＝T真2＝T真3＝(30—60)+D
G＝601—900kg：T真1＝T真2＝T真3＝(60—90)+D
G≥901kg：T真1＝T真2＝T真3＝90+D
式中：G为装炉总重量，包括工件、料筐、料架及料盘的所有重量(kg)；D为工件有效直径/mm，T真1为第一次预热时间/min；T真2为第二次预热时间/min；T真3为最终保温时间/min。
4.根据权利要求1所述的一种复合钢淬火热处理工艺，其特征在于：步骤(1)所述的高速钢为M42、M2、M2AL、M35或M2-R42，模具钢为Cr12MoV或Cr12，所述结构钢为60Mn、45Mn、16Mn、45号或40Cr。
5.一种采用权利要求1到4所述任意一项热处理工艺得到的复合钢。
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