CN107794527B - 高强度模具钢的再制造方法 - Google Patents

高强度模具钢的再制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107794527B
CN107794527B CN201710974627.0A CN201710974627A CN107794527B CN 107794527 B CN107794527 B CN 107794527B CN 201710974627 A CN201710974627 A CN 201710974627A CN 107794527 B CN107794527 B CN 107794527B
Authority
CN
China
Prior art keywords
die steel
strength die
reproducing method
strength
nano
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710974627.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107794527A (zh
Inventor
周志明
王刚
孙玉虎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Xianghe Electronic Science & Technology Co Ltd
Original Assignee
Jiangsu Xianghe Electronic Science & Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Xianghe Electronic Science & Technology Co Ltd filed Critical Jiangsu Xianghe Electronic Science & Technology Co Ltd
Priority to CN201710974627.0A priority Critical patent/CN107794527B/zh
Publication of CN107794527A publication Critical patent/CN107794527A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107794527B publication Critical patent/CN107794527B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
    • C23C24/103—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates

Abstract

本发明涉及模具钢的技术领域，特别是高强度模具钢，具体地是一种高强度模具钢的再制造方法，该再制造方法包括以下步骤：在高强度模具钢的表面形成多个微纳米凹槽；向多个微纳米凹槽中固结金属纳米颗粒，并在高强度模具钢的表面形成过渡底层；将铁基合金粉末熔合在过渡底层上形成熔覆中间层；在熔覆中间层上设置最外保护层，最外保护层中含有氮化硅和碳化硅中的至少一种。本发明能够保证高强度模具钢再制造的质量，使其能够在恶劣工作环境中使用，增大了高强度模具钢的应用范围；并且能够降低高强度模具钢的再制造成本、减少能源消耗和提高生产效率；还能够提高耐腐蚀性、减小材料残余应力和脆性、以及延长各种工作条件下的使用寿命。

Description

高强度模具钢的再制造方法
技术领域：
本发明涉及模具钢的技术领域，特别是高强度模具钢，具体地是一种高强度模具钢的再制造方法。
背景技术：
模具是一种在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件的工具，工业生产中用于注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼以及冲压等领域，各个不同领域的工作条件差别很大，所以制造模具的材料选择范围很广，目前在模具材料中应用最广的当属模具钢。模具钢大致可分为冷轧模具钢、热轧模具钢和塑料模具钢三类，它们应具有高的硬度、强度和耐磨性，以及足够的韧性，还要高的淬透性和淬硬性等。其中，高强度模具钢具有足够高的硬度、红硬性、抗压屈服强度和抗压弯曲强度，例如冷作模具钢在室温条件下硬度保持在HRC60左右，热作模具钢一般要求保持在HRC40～55，又例如铬钼热作模具钢一般在550～600摄氏度的温度范围内保持其组织和性能的稳定。
现有技术中，常规的模具钢经受退火、机加工和淬火过程，从而提高其强度和硬度，但往往又要求其具有优良的机加工性能，就需要对高强度模具钢作进一步的处理，例如常规的渗碳处理和渗氮处理；又例如专利CN103501936A公开了一种金属材料的表面处理方法，其包括：向主要由铁构成的金属材料的表面施用稀硫酸，在施用稀硫酸后、在于所述金属材料的表面层中形成氮化层的氮化条件下、在CO、CO2和有机气体中的至少一种存在下对所述金属材料进行热处理，以在金属材料的氮化层的表面上形成碳膜，该碳膜包括碳纳米线圈、碳纳米管和碳纳米丝中的至少一种；还有专利CN1263170A公开了一种具有优良机加工性能的高强度模具钢，主要由0.005～0.1％的C、不大于1.5％的Si、不大于2.0％的Mn、3.0～小于8.0％的Cr、不大于4.0％的Ni、0.1～2.0％的Al、不大于3.5％的Cu、余量的Fe及包括氮和氧的不可避免杂质组成，该钢有初始显微组织为马氏体的金属组织，其中作为杂质的氮和氧被限于不大于0.02％的氮和不大于0.003％的氧的含量范围；也有专利CN1384218A公开了一种耐烧结性及耐磨耗性均优良的中高温加工用被覆工具，其是以高温模具钢或高速钢作为基材，至少在作业面上有被覆层的中高温加工用工具，该被覆层是选自Ti、V、Cr、Al、Si中的至少1种的金属元素作为主体的氮化物、碳化物、碳氮化物的1种或以上所构成的a层，在基材上，并且在该a层上有硫化物的b层；同时，专利CN102108469A公开了一种制备热轧热矫直辊的方法，依次按照制备坯辊，调质处理，机械加工，表面淬火处理，回火处理，精加工步骤进行制得热轧热矫直辊，包括以下步骤：a、所采用的辊体材料是所述的改性H13热作模具钢；b、所述表面淬火处理是采用立式2500～3000HZ中频感应快速加热和压力喷水快速冷却的方式，其淬火温度控制在1130～1170℃范围内；c、所述回火处理是在回火炉中历经2次回火处理，回火温度控制在520℃～580℃范围内，每次回火处理时间≥10h；d、在所述回火处理时还包括辊体校直处理；所述校直处理采用重物压校高点的方式，在校直的同时消除校直应力；这些技术方案虽然能够满足高强度和优良的机加工性能，但对于耐腐蚀性和更长寿命的趋势已逐渐不能适应。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术制造的模具钢不能适应同时满足高强度和优良的机加工性能且能够适应于耐腐蚀性和更长寿命的趋势等缺点，提供一种高强度模具钢的再制造方法。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：高强度模具钢的再制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：准备待加工的高强度模具钢，并在高强度模具钢的表面形成多个微纳米凹槽；
步骤2：向多个微纳米凹槽中固结金属纳米颗粒，并在高强度模具钢的表面形成过渡底层；
步骤3：通过激光熔覆技术将铁基合金粉末熔合在过渡底层上形成熔覆中间层；
步骤4：在所述熔覆中间层上设置最外保护层，所述最外保护层中含有氮化硅和碳化硅中的至少一种。
其中，至少相邻的两个微纳米凹槽的深度不相等。
其中，所述金属纳米颗粒的平均粒径为7～15nm。
其中，所述金属纳米颗粒的材料为Cr含量比待加工的高强度模具钢多0.3％～1.1％的模具钢。
其中，步骤2中通过PVD、CVD或电解沉积向多个微纳米凹槽中固结金属纳米颗粒。
其中，所述铁基合金粉末中含有二氧化铈、三氧化二钇和三氧化二钕中至少一种。
其中，步骤3中激光熔覆的功率为3700W～8400W，激光扫描速度为610mm/min～2200mm/min。
其中，步骤3中激光的光斑直径为2mm～9mm。
其中，所述熔覆中间层的硬度为55HRC～65HRC。
本发明由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：
本发明所述的高强度模具钢的再制造方法，能够保证高强度模具钢再制造的质量，使其能够在恶劣工作环境中使用，增大了高强度模具钢的应用范围；并且该方法易于实现，能够降低高强度模具钢的再制造成本、减少能源消耗和提高生产效率；还能够在同时满足高强度和优良的机加工性能的同时，提高耐腐蚀性、减小材料残余应力和脆性、以及延长各种工作条件下的使用寿命。
附图说明：
图1为本发明所述的高强度模具钢的结构示意图。
具体实施方式：
以下结合附图对本发明的内容作进一步说明。
如图1所示，本发明所述的高强度模具钢的再制造方法，包括以下步骤：
步骤1：准备待加工的高强度模具钢11，并在高强度模具钢11的表面形成多个微纳米凹槽；
优选地，多个微纳米凹槽中至少相邻的两个微纳米凹槽的深度不相等，这样更方便于后续的进一步处理，保证其再制造的质量。
步骤2：向多个微纳米凹槽中固结金属纳米颗粒，并在高强度模具钢11的表面形成过渡底层1；
其中，所述金属纳米颗粒的平均粒径优选为7～15nm，从而满足过渡底层1的要求；同时，所述金属纳米颗粒的材料优选为Cr(铬)含量比待加工的高强度模具钢11多0.3％～1.1％的模具钢，这样使得过渡底层1能够与待加工的高强度模具钢11更好地融合在一起，提高高强度模具钢11再制造的质量。
在本发明中，向多个微纳米凹槽中固结金属纳米颗粒可以通过表面涂层或沉积技术，优选例如PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)和电解沉积等，从而将金属纳米颗粒固结到多个微纳米凹槽中以形成过渡底层1。
步骤3：通过激光熔覆技术将铁基合金粉末熔合在过渡底层1上形成熔覆中间层2；
其中，优选所述铁基合金粉末中含有二氧化铈(CeO2)、三氧化二钇(Y2O3)和三氧化二钕(Nd2O3)中至少一种，这样有利于提高高强度模具钢的耐腐蚀性以及延长各种工作条件下的使用寿命。
其中，激光熔覆的功率为3700W～8400W，激光扫描速度为610mm/min～2200mm/min，以及激光的光斑直径为2mm～9mm。
其中，优选所述熔覆中间层2的硬度为55HRC～65HRC。
步骤4：在所述熔覆中间层2上设置最外保护层3，所述最外保护层3中含有氮化硅和碳化硅中的至少一种；
由于氮化硅和碳化硅均具有较好的耐磨性能和抗氧化性能，使得最外保护层3能够更好地保护熔覆中间层2，进而使再制造的高强度模具钢具有耐腐蚀性和各种工作条件下更长的使用寿命。
实施例
下面借助具体实施方案详细解释本发明
实施例1
首先在准备待加工的高强度模具钢11的表面形成多个深度不一的微纳米凹槽，然后通过PVD技术在多个微纳米凹槽中固结平均粒径7nm的金属纳米颗粒以形成过渡底层1，所述金属纳米颗粒的材料为Cr含量比待加工的高强度模具钢11多0.5％模具钢，接着通过激光熔覆技术将铁基合金粉末熔合在过渡底层1上形成熔覆中间层2，最后在所述熔覆中间层2上设置氮化硅层作为最外保护层3。
实施例2
首先在准备待加工的高强度模具钢11的表面形成多个深度不一的微纳米凹槽，然后通过PVD技术在多个微纳米凹槽中固结平均粒径10nm的金属纳米颗粒以形成过渡底层1，所述金属纳米颗粒的材料为Cr含量比待加工的高强度模具钢11多0.9％模具钢，接着通过激光熔覆技术将含有二氧化铈的铁基合金粉末熔合在过渡底层1上形成熔覆中间层2，最后在所述熔覆中间层2上设置碳化硅层作为最外保护层3。
实施例3
首先在准备待加工的高强度模具钢11的表面形成多个深度不一的微纳米凹槽，然后通过PVD技术在多个微纳米凹槽中固结平均粒径15nm的金属纳米颗粒以形成过渡底层1，所述金属纳米颗粒的材料为Cr含量比待加工的高强度模具钢11多0.3％模具钢，接着通过激光熔覆技术将含有三氧化二钇的铁基合金粉末熔合在过渡底层1上形成熔覆中间层2，最后在所述熔覆中间层2上设置氮化硅层作为最外保护层3。
实施例4
首先在准备待加工的高强度模具钢11的表面形成多个深度不一的微纳米凹槽，然后通过PVD技术在多个微纳米凹槽中固结平均粒径9nm的金属纳米颗粒以形成过渡底层1，所述金属纳米颗粒的材料为Cr含量比待加工的高强度模具钢11多1.1％模具钢，接着通过激光熔覆技术将含有三氧化二钕的铁基合金粉末熔合在过渡底层1上形成熔覆中间层2，最后在所述熔覆中间层2上设置氮化硅层/碳化硅层的叠层作为最外保护层3。
实施例5
首先在准备待加工的高强度模具钢11的表面形成多个深度不一的微纳米凹槽，然后通过PVD技术在多个微纳米凹槽中固结平均粒径12nm的金属纳米颗粒以形成过渡底层1，所述金属纳米颗粒的材料为Cr含量比待加工的高强度模具钢11多0.8％模具钢，接着通过激光熔覆技术将含有三氧化二钕的铁基合金粉末熔合在过渡底层1上形成熔覆中间层2，最后在所述熔覆中间层2上设置氮化硅层作为最外保护层3。
对实施例1-5得到的再制造的高强度模具钢进行评价，结果表明再制造的高强度模具钢的耐腐蚀性得到了提高，使用寿命也有延长，其材料残余应力和脆性小，并且高强度和优良的机加工性能仍然能够得到满足。

Claims (8)

1.高强度模具钢的再制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：准备待加工的高强度模具钢，并在高强度模具钢的表面形成多个微纳米凹槽；
步骤2：向多个微纳米凹槽中固结金属纳米颗粒，并在高强度模具钢的表面形成过渡底层；
步骤3：通过激光熔覆技术将铁基合金粉末熔合在过渡底层上形成熔覆中间层；
步骤4：在所述熔覆中间层上设置最外保护层，所述最外保护层中含有氮化硅和碳化硅中的至少一种；
所述金属纳米颗粒的材料为Cr含量比待加工的高强度模具钢多0.3％～1 .1％的模具钢。
2.根据权利要求1所述的高强度模具钢的再制造方法，其特征在于：多个微纳米凹槽中至少相邻的两个微纳米凹槽的深度不相等。
3.根据权利要求1所述的高强度模具钢的再制造方法，其特征在于：所述金属纳米颗粒的平均粒径为7～15nm。
4.根据权利要求1所述的高强度模具钢的再制造方法，其特征在于：步骤2中通过PVD、CVD或电解沉积向多个微纳米凹槽中固结金属纳米颗粒。
5.根据权利要求1所述的高强度模具钢的再制造方法，其特征在于：所述铁基合金粉末中含有二氧化铈、三氧化二钇和三氧化二钕中至少一种。
6.根据权利要求1所述的高强度模具钢的再制造方法，其特征在于：步骤3中激光熔覆的功率为3700W～8400W，激光扫描速度为610mm/min～2200mm/min。
7.根据权利要求1所述的高强度模具钢的再制造方法，其特征在于：步骤3中激光的光斑直径为2mm～9mm。
8.根据权利要求1所述的高强度模具钢的再制造方法，其特征在于：所述熔覆中间层的硬度为55HRC～65HRC。
CN201710974627.0A 2017-10-19 2017-10-19 高强度模具钢的再制造方法 Active CN107794527B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710974627.0A CN107794527B (zh) 2017-10-19 2017-10-19 高强度模具钢的再制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710974627.0A CN107794527B (zh) 2017-10-19 2017-10-19 高强度模具钢的再制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107794527A CN107794527A (zh) 2018-03-13
CN107794527B true CN107794527B (zh) 2018-08-17

Family

ID=61534190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710974627.0A Active CN107794527B (zh) 2017-10-19 2017-10-19 高强度模具钢的再制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107794527B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108754492A (zh) * 2018-06-25 2018-11-06 阜南县奋进机械制造有限公司 一种pdc钢体钻头表面增强方法
CN111549342A (zh) * 2020-06-12 2020-08-18 兰州理工大学白银新材料研究院 一种用于双排链轮的激光熔覆修复方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104131281B (zh) * 2013-08-01 2017-02-08 天津大学 简易铁基激光熔覆粉末及熔覆层制备方法
CN104775119B (zh) * 2015-05-04 2017-04-26 北京理工大学 低摩擦系数Fe基非晶态合金涂层的激光熔覆制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107794527A (zh) 2018-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100482842C (zh) 高韧高耐磨冷作模具钢
JP2020111829A (ja) 超高伝導低コスト鋼
CN107255053B (zh) 活塞环用原料
CN102581145B (zh) 一种制造高硬度、高耐磨性预弯机下模的方法
JP5015050B2 (ja) 熱加工で改良された加工領域を有する工具およびこうした工具の形成方法
CN107937828B (zh) F6nm马氏体不锈钢筒体锻件及热处理方法
CN103409688B (zh) 大型锻造高速钢冷轧辊及其制造方法
CN104278200A (zh) 一种高热强性喷射成形热作模具钢及其制备方法
TWI479025B (zh) 熱機械加工工具鋼之方法及由經熱機械加工之工具鋼製成的工具
CN109355561A (zh) 铝箔轧机工作辊及其制造方法
CN102430839A (zh) 一种堆焊复合矫直辊的制作方法
CN106111874B (zh) 一种机动车用轴承锻件的加工方法
CN109402514A (zh) 一种专用热冲压模具钢hs7及其制备方法
CN107794527B (zh) 高强度模具钢的再制造方法
CN110592476A (zh) 一种直接切削用非调质圆钢及其制造载重汽车销轴的方法
JP6312988B2 (ja) 大型ピストンリングの製造方法、大型ピストンリング素材、及び大型ピストンリング。
CN100430509C (zh) 一种超高碳低合金复相钢及其制造方法
JP5093010B2 (ja) 熱間加工用金型
CN108149156A (zh) 一种大规格高均匀性耐磨钢及其制造方法
CN106906340A (zh) 一种细晶热处理方法
CN109570238B (zh) 一种轧辊表面粗糙度强化及优化控制方法
CN106435370B (zh) 冷轧高强汽车板专用高速钢轧辊及其制造方法
CN108456825A (zh) 一种热轧无缝钢管穿孔机用复合导板及其制造方法
CN1718771A (zh) Nak80模具钢的预硬化处理方法
CN105714063B (zh) 一种0Cr17Ni4Cu4Nb沉淀硬化不锈钢棒材的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant