CN104017965B - 一种提高Cr12MoV钢强韧性的处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高Cr12MoV钢强韧性的处理工艺，包括以下步骤：首先将工件经球化退火预热处理，然后在机械加工成型后再施以复合最终热处理，所述复合最终热处理步骤为：等温淬火、预加热、深冷处理以及回火，所述等温淬火是将工件加热到1040～1060℃奥氏体化，然后转移至280℃盐浴保温4～6h，油淬；所述预加热是等温淬火后，将工件加热至120～160℃保温一定时间，油冷却至室温；所述深冷处理是将经过了预加热处理后的工件从室温缓慢冷却到‑150～‑190℃，保温20～24小时，然后缓慢升温至室温；最后在200℃～240℃回火3～6小时。本发明在传统处理工艺方法基础上，有效提高模具的强度、硬度、韧性等力学性能，从而较大幅度提高模具的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于金属材料的热处理工艺技术领域，特别涉及一种属于冷冲压模具用Cr12MoV钢的处理工艺。
背景技术
冲压件是工业制造中重要构件，其产品质量及生产效率直接影响企业生产及竞争能力。我国乃至世界冲压模具的生产中，其传统制作工艺是原材料下料-退火处理-机械加工-最终热处理-精加工，其中最终热处理是为了使模具达到使用性能，最终热处理传统工艺是淬火+低温回火。
最终热处理采用传统处理工艺，模具具有较高的强度和硬度，但韧性较低，在实际生产中经常出现断裂，磨损等问题，严重影响了模具使用寿命，影响了冲压件的产品质量和生产效率。
随着我国制造业的迅速发展，模具的使用量越来越大，对模具性能和使用寿命的要求也越来越高。Cr12MoV是一种高碳高铬合金钢，该材料具有较高的淬透性和淬硬性，常被广泛用来制造各类冷作模具。由于模具在使用中承受复杂的冲压作用，其强韧性和耐磨性能决定了模具最终使用性能和寿命，因此，提高其强韧性是目前一个关键研究方向，提高模具的质量和竞争力，积极开发采用新工艺，发掘传统钢种的使用潜力，这具有重大的实际意义。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种针对冷作模具用Cr12MoV钢的处理工艺，以实现在传统处理工艺方法基础上，有效提高模具的强度、硬度、韧性等力学性能，从而较大幅度提高模具的使用寿命。
本发明的技术方案是这样实现的：一种提高Cr12MoV钢强韧性的处理工艺，包括以下步骤：首先将工件经球化退火预热处理，然后在机械加工成型后再施以复合最终热处理，其特征在于：所述球化退火预热处理采用等温球化退火，所述复合最终热处理步骤为：等温淬火、预加热、深冷处理以及回火，所述等温淬火是将工件加热到1040～1060℃奥氏体化，然后转移至280℃盐浴保温4～6h，油淬；所述预加热是等温淬火后，将工件加热至120～160℃保温一定时间，油冷却至室温；所述深冷处理是将经过了预加热处理后的工件从室温缓慢冷却到-150～-190℃，保温20～24小时，然后缓慢升温至室温；最后在200℃～240℃回火3～6小时。
本发明所述的提高Cr12MoV钢强韧性的处理工艺，其所述等温球化退火的处理步骤是：将工件加热到840～860oC并保温1～2小时，然后随炉降至730℃保温2～3小时，炉冷至550oC，最后出炉空冷至室温，所述等温球化退火是在盐浴炉或真空炉或有保护措施的加热炉中进行。
本发明所述的提高Cr12MoV钢强韧性的处理工艺，其所述等温淬火是将工件加热到1040～1060℃奥氏体化，并保温20min-60min，然后转移至280℃盐浴保温4～6h，油淬，所述等温淬火是在盐浴炉或真空炉或有保护措施的加热炉中进行。
本发明所述的提高Cr12MoV钢强韧性的处理工艺，其所述预加热是等温淬火后，将工件加热至120～160℃保温1.5～2.5小时，油冷却至室温。
本发明所述的提高Cr12MoV钢强韧性的处理工艺，其所述深冷处理采用液氮作为深冷介质，深冷方式为气体法，使工件与液氮不接触。
本发明针对冷作模具用Cr12MoV钢，结合球化退火预热处理、组合等温淬火和深冷处理方案，特别是针对冷作模具用Cr12MoV模具钢的各优化处理条件，得到包括下贝氏体+马氏体+残余奥氏体+碳化物的组织，比在传统处理工艺方法基础上，对材料组织的改变产生了较大的影响，能促使部分残余奥氏体转变为马氏体，保持一定的残余奥氏体；可以有效提高模具的强度、硬度、韧性、弯曲强度和耐磨性等力学性能，从而较大提高模具使用寿命。采用本发明工艺，经济且投资小，以液氮为冷却介质，基本不消耗其他能源；操作简单高效：放置在深冷环境下，不会对模具产生腐蚀等作用；环保：采用液氮为冷却介质，对环境无污染。本发明属于冷挤压模具制造中区别于传统淬火回火的热处理工艺方法，可运用于全世界冲压模具的制造，冲压模具是提高冲压件产品质量及提高生产效率的关键工艺方法。
附图说明
图1是采用传统工艺处理后的工件金相显微组织图。
图2是采用本发明处理后的工件金相显微组织图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种提高Cr12MoV钢强韧性的处理工艺，包括以下步骤：
材料准备，取斜面磨耗板落料模的凸、凹模在完成主要机械成形后，准备工艺处理。
等温球化退火预热处理，将工件加热到840～860oC并保温1～2小时，然后随炉降至730℃保温2～3小时，然后炉冷至550oC，最后出炉空冷至室温。得到索氏体基体和较均匀分布的细小粒状碳化物的球化组织；所述等温球化退火是在盐浴炉或真空炉或有保护措施的加热炉中进行。
上述球化退火预热处理是为了改善组织，减少碳化物偏聚，得到均匀球化珠光体组织，为后续的最终热处理创造组织基础。
等温淬火，将工件加热到1040～1060℃奥氏体化，并保温20min-60min，然后转移至280℃盐浴保温4～6h，油淬，所述等温淬火是在盐浴炉或真空炉或有保护措施的加热炉中进行，即盐浴加热奥氏体化、保护介质加热奥氏体化、真空加热奥氏体化或空气加热奥氏体化。
预加热，等温淬火后，将工件加热至120～160℃保温1.5～2.5小时，油冷却至室温。
深冷处理，采用液氮作为深冷介质，深冷方式为气体法，使工件与液氮不接触，将经过了预加热处理后的工件从室温缓慢冷却到-150～-190℃，保温20～24小时，然后缓慢升温至室温。
上述深冷处理相当于淬火的延续，促使部分残余A转化为马氏体，提高了材料的强度和硬度；马氏体中析出大量弥撒分布的超细碳化物，形成弥散强化；深冷处理还使材料组织发生细化，使材料表面产生一定的残余应力，可减轻缺陷对材料局部强度的损害，提高材料耐磨性；深冷处理过程使部分金属原子的动能发生了转移，因而使原子之间结合得更紧密，提高了性能。
回火，将深冷处理后的工件再经200℃～240℃回火3～6小时即成；处理后进行相关检测。
选取与本申请实施例中相同的材料件按传统方法进行热处理，具体步骤是：淬火、回火。各步骤条件可采用常用条件，为了比较，传统方法中的淬火和回火采用与本申请实施例中相同的条件，处理后进行相关检测，比较结果如下：
1、如图1和2所示，在组织上，经过本发明处理的工件充分细化了基体组织，保持了一定量的残余奥氏体，同时得到弥散细化碳化物。
2、硬度值：如下表所示：
| 工艺 | 硬度/HRC |
| 传统处理 | 60.5-61.0 |
| 本发明处理 | 60.0-61.0 |
3、冲击韧性：如下表所示：
| 工艺 | 冲击功Ak/J |
| 传统处理 | 5.5-6.1 |
| 本发明处理 | 9.4-9.8 |
4、弯曲性能：如下表所示：
| 工艺 | 传统处理 | 本发明处理 |
| 弯曲强度/MPa | 1855-1928 | 2336-2483 |
由此可见，本发明所得冲击韧性和弯曲强度比淬火低温回火显著提高。
5、耐磨性能：本发明所得耐磨性能比淬火低温回火显著提高。
6、使用寿命：在现场使用寿命比通常淬火低温回火等方法的使用寿命提高了约2-3倍。
综上可见，采用本专发明处理工艺对材料组织的改变产生了较大的影响，能促使部分残余奥氏体转变为马氏体，保持了一定残余奥氏体；采用本发明处理工艺比传统热处理工艺的冲击韧性有显著地提高；采用本发明处理工艺比传统热处理工艺的弯曲强度有大幅提高；采用本发明处理后的使用寿命比传统热处理工艺的使用寿命提高2-3倍。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种提高Cr12MoV钢强韧性的处理工艺，包括以下步骤：首先将工件经球化退火预热处理，然后在机械加工成型后再施以复合最终热处理，其特征在于：所述球化退火预热处理采用等温球化退火，所述复合最终热处理步骤为：等温淬火、预加热、深冷处理以及回火，所述等温淬火是将工件加热到1040～1060℃奥氏体化，并保温20min-60min，然后转移至280℃盐浴保温4～6h，油淬；所述预加热是等温淬火后，将工件加热至120～160℃保温一定时间，油冷却至室温；所述深冷处理是将经过了预加热处理后的工件从室温缓慢冷却到-150～-190℃，保温20～24小时，然后缓慢升温至室温；最后在200℃～240℃回火3～6小时。
2.根据权利要求1所述的提高Cr12MoV钢强韧性的处理工艺，其特征在于：所述等温球化退火的处理步骤是：将工件加热到840～860oC并保温1～2小时，然后随炉降至730℃保温2～3小时，炉冷至550oC，最后出炉空冷至室温，所述等温球化退火是在盐浴炉或真空炉或有保护措施的加热炉中进行。
3.根据权利要求1所述的提高Cr12MoV钢强韧性的处理工艺，其特征在于：所述等温淬火是在盐浴炉或真空炉或有保护措施的加热炉中进行。
4.根据权利要求1所述的提高Cr12MoV钢强韧性的处理工艺，其特征在于：所述预加热是等温淬火后，将工件加热至120～160℃保温1.5～2.5小时，油冷却至室温。
5.根据权利要求1所述的提高Cr12MoV钢强韧性的处理工艺，其特征在于：所述深冷处理采用液氮作为深冷介质，深冷方式为气体法，使工件与液氮不接触。
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