CN108441613B - 一种时效硬化型塑料模具钢防白点控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种时效硬化型塑料模具钢防白点控制方法,目的是防止锻后产生白点。为实现上述目的本发明的技术方案是锻后不进行去氢退火,而直接进行固溶处理,直接进行固溶处理工艺,使钢中的氢尚未来得及聚集,而直接被均匀的固定在钢中,使其达不到产生白点的氢浓度,从而避免产生白点缺陷;再配合适宜的回火工艺,充分去除钢中的残余应力,防止了白点的发生。本发明与现有技术相比具有下列优点:①取消锻后去氢退火工序,锻后直接固溶处理,再通过固溶后适宜的回火工艺,防止白点的发生,同时使成品扁钢进行预硬化,硬度均匀;②节约生产时间,减少炉台占用,降低了能源的消耗,从而降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于金属热处理技术领域,具体涉及一种时效硬化型塑料模具钢防白点控制方法。
背景技术
模具钢是特殊的合金钢,10Ni3MnCuAl是时效硬化型塑料模具钢,属于低合金析出硬化钢。10Ni3MnCuAl钢突出的特点是固溶处理后变软,可进行冷加工,待制成模具后再进行时效处理,既保证其使用性能又减小热处理变形;钢的综合力学性能好,淬透性高,有很好的抛光性能、氮化性能、电加工性能、焊补性能和花纹图案刻蚀性能,适宜制作大型塑料模具,也可用于制造低熔点合金用的压铸模具等。然而10Ni3MnCuAl是一种白点敏感性强的钢种,特别大尺寸锻制扁钢在雨季时更为敏感;白点是由于在钢内的氢在应力作用下产生的一种裂纹缺陷。溶解在钢液中的氢在钢锭凝固时留在钢内形成的固溶体,呈过饱和状态,在热加工后的冷却过程中,当冷速较快时,尤其是在200℃左右,原子氢转变为分子氢,未逸出的氢分子存在于晶界间,在钢材中产生极大的压力而形成裂纹。
目前国内外没有成形的10Ni3MnCuAl钢的预防白点技术经验,在生产10Ni3MnCuAl钢时一般采取长时间的去氢退火工艺,原理是在氢溶解度最低的温度下长时间保温,使钢中氢扩散逸出,以减少钢中氢含量,防止白点的发生。但目前去氢退火工艺退火时间长能源消耗大,同时不能彻底杜绝白点的发生。
发明内容
本发明公开一种时效硬化型塑料模具钢防白点控制方法,目的是防止锻后产生白点。
为实现上述目的本发明的技术方案是锻后不进行去氢退火,而直接进行固溶处理,再配合以适宜的回火工艺。
具体工艺步骤:
1.炼钢工艺:
①10Ni3MnCuAl钢化学成分(%):C:0.10~0.20,Si:不大于0.45,Mn:1.40~2.00,Mo:0.20~0.50,Ni:2.90~3.40,Cu:0.80~1.20,Al:0.70~1.30,S:不大于0.015,P:不大于0.030,其余为Fe和不可避免的杂质。
②采用UHP+LF+VD冶炼电极,VD在一定真空度下保持足够长时间,控制钢中氢含量不大于2×10-6。
③采用电渣炉冶炼钢锭。
2.锻造工艺:
①采用多火次多方向锻造,控制总锻比不小于5,镦粗比不小于2。
②终锻温度为不低于850℃。
3.热处理工艺:
①成品扁钢锻后红送热处理(见图1),控制升温速度不大于100℃/h,防止升温过快导致钢材加热过程温度不均引起开裂;固溶温度为870℃~900℃,固溶保温时间12h~13h,使组织充分转变;炉冷至300℃~350℃进行回火处理。
②成品扁钢固溶后按照厚度进行回火处理,其中厚度不大于200mm的扁钢采用一段回火处理(见图2);控制升温速度不大于100℃/h,防止升温过快导致钢材加热过程温度不均引起开裂;回火温度采用500℃~550℃,回火保温时间不少于20h,使组织充分转变;炉冷至不高于200℃出炉,减少残余组织应力。
③厚度大于200mm的扁钢采用两段回火处理,回火温度均采用500℃~550℃(见图3)。控制升温速度不大于100℃/h,防止升温过快导致钢材加热过程温度不均引起开裂;每段回火保温时间不少于20h,使组织充分转变。第一段炉冷至不高于200℃出炉,再装炉进行第二次回火处理。第二次回火完毕炉冷至不高于350℃后可按不大于20℃/h冷却到不高于100℃出炉,减少残余组织应力。
4.成品材探伤及硬度指标
①实物料探伤水平达到SEP1921标准E/e级别。
②成品钢材预硬状态交货,钢材交货硬度(HRC)37~43。
对本发明发明点的说明:首次提出10Ni3MnCuAl钢锻后不进行去氢退火,而直接进行固溶处理工艺,使钢中的氢尚未来得及聚集,而直接被均匀的固定在钢中,使其达不到产生白点的氢浓度,从而避免产生白点缺陷;再配合适宜的回火工艺,充分去除钢中的残余应力,不但防止了白点的发生,同时在锻后热处理过程中节约时间,减少炉台占用,降低了能源的消耗,从而降低了生产成本,提升产品的竞争力。
固溶温度的高低,对扁钢硬度影响不大,但是冷却速度对扁钢的组织影响较大;扁钢固溶后的组织为板条马氏体+粒状贝氏体,冷却速度越快,组织中板条马氏体含量越多;所以选择固溶后采用炉冷方式降温,使组织中含有大量粒状贝氏体,可使扁钢加工成模具后内应力减小、易于后期机械加工。
成品扁钢固溶后厚度不大于200mm的扁钢采用一段回火处理。因10Ni3MnCuAl钢回火温度在500℃左右时有硬化峰,此时钢材的硬度值(HRC)37~43,且不随回火时效时间的延长而变化,这样的硬度非常适于模具表面抛光。
厚度大于200mm的扁钢采用两段回火处理,因扁钢厚度较大,一次回火组织转变不易完全,且应力消除不够彻底,故采用两段回火方式。
本发明与现有技术相比具有下列优点:
①取消锻后去氢退火工序,锻后直接固溶处理,再通过固溶后适宜的回火工艺,防止白点的发生,同时使成品扁钢进行预硬化,硬度均匀;
②节约生产时间,减少炉台占用,降低了能源的消耗,从而降低了生产成本。
附图说明
图1是10Ni3MnCuAl扁钢固溶工艺曲线;
图2是厚度不大于200mm的10Ni3MnCuAl扁钢回火工艺曲线;
图3是厚度大于200mm的10Ni3MnCuAl扁钢回火工艺曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。
按照上述技术方案实施,提供以下五项优选实施例。
实施例1
10Ni3MnCuAl成品扁钢,尺寸外形为126mm×810mm。
1.冶炼:采用UHP+LF+VD冶炼电极,出钢氢含量1.8×10-6,电渣炉电渣重熔Φ750mm电渣锭;
2.锻造:一镦一拔生产,锻比7.6,镦粗比2,终锻温度为870℃;
3.热处理:成品扁钢锻后红送热处理,固溶温度为880℃,固溶后进行一段回火处理,保温后随炉冷却至200℃出炉。
4.理化检验结果
①扁钢化学成分分析结果见表1。
表1
②热处理后的成品材按SEP1921超声波探伤,满足E/e级别,合格。
③扁钢两个端面硬度值(HRC)38.5~41.1,合格。
实施例2
10Ni3MnCuAl成品扁钢,尺寸外形为180mm×680mm。
1.冶炼:采用UHP+LF+VD冶炼电极,出钢氢含量2.0×10-6,电渣炉电渣重熔Φ610mm电渣锭;
2.锻造:二镦二拔生产,锻比6.3,镦粗比2,终锻温度为870℃;
3.热处理:成品扁钢锻后红送热处理,固溶温度为880℃,固溶后进行一段回火处理,保温后随炉冷却至200℃出炉。
4.理化检验结果
①扁钢化学成分分析结果见表2。
表2
②热处理后的成品材按SEP1921超声波探伤,满足E/e级别,合格。
③扁钢两个端面硬度值(HRC)39.8~42,合格。
实施例3
10Ni3MnCuAl成品扁钢,尺寸外形为280mm×605mm。
1.冶炼:采用UHP+LF+VD冶炼电极,出钢氢含量1.6×10-6,电渣炉电渣重熔Φ750mm电渣锭;
2.锻造:二镦二拔生产,锻比6.8,镦粗比2,终锻温度为880℃;
3.热处理:成品扁钢锻后红送热处理,固溶温度为880℃,固溶后进行两段回火处理,保温后随炉冷却至350℃后按20℃/h冷却到100℃出炉。
4.理化检验结果
①扁钢化学成分分析结果见表3。
表3
②热处理后的成品材按SEP1921超声波探伤,满足E/e级别,合格。
③扁钢两个端面硬度值(HRC)38~37.7,合格。
实施例4
10Ni3MnCuAl成品扁钢,尺寸外形为330mm×810mm。
1.冶炼:采用UHP+LF+VD冶炼电极,出钢氢含量1.9×10-6,电渣炉电渣重熔Φ1100mm电渣锭;
2.锻造:一镦一拔生产,锻比6.7,镦粗比2,终锻温度为890℃;
3.热处理:成品扁钢锻后红送热处理,固溶温度为880℃,固溶后进行两段回火处理,保温后随炉冷却至350℃后按20℃/h冷却到100℃出炉。
4.理化检验结果
①扁钢化学成分分析结果见表4。
表4
②热处理后的成品材按SEP1921超声波探伤,满足E/e级别,合格。
③扁钢两个端面硬度值(HRC)38~40.9,合格。
实施例5
10Ni3MnCuAl成品扁钢,尺寸外形为405mm×805mm。
1.冶炼:采用UHP+LF+VD冶炼电极,出钢氢含量1.5×10-6,电渣炉电渣重熔Φ1100mm电渣锭;
2.锻造:一镦一拔生产,锻比5.5,镦粗比2,终锻温度为890℃;
3.热处理:成品扁钢锻后红送热处理,固溶温度为880℃,固溶后进行两段回火处理,保温后随炉冷却至350℃后按20℃/h冷却到100℃出炉。
4.理化检验结果
①扁钢化学成分分析结果见表5。
表5
②热处理后的成品材按SEP1921超声波探伤,满足E/e级别,合格。
③扁钢两个端面硬度值(HRC)37.4~41.1,合格。
Claims (3)
1.一种时效硬化型塑料模具钢防白点控制方法,其特征在于:所述控制方法是锻后不进行去氢退火,而直接进行固溶处理,再配合以适宜的回火工艺;
所述固溶处理,成品扁钢锻后红送热处理,控制升温速度不大于100℃/h,防止升温过快导致钢材加热过程温度不均引起开裂,固溶温度为870℃~900℃,固溶保温时间12h~13h,使组织充分转变,炉冷至300℃~350℃进行回火处理;
所述回火处理工艺,厚度不大于200mm的扁钢采用一段回火处理,控制升温速度不大于100℃/h,回火温度采用500℃~550℃,回火保温时间不少于20h;炉冷至不高于200℃出炉;
厚度大于200mm的扁钢采用两段回火处理,回火温度均采用500℃~550℃;升温速度不大于100℃/h,每段回火保温时间不少于20h;第一段炉冷至不高于200℃出炉,再装炉进行第二次回火处理,第二次回火完毕炉冷至不高于350℃后,按不大于20℃/h冷却到不高于100℃出炉。
2.根据权利要求1所述一种时效硬化型塑料模具钢防白点控制方法,其特征在于:所述成品扁钢尺寸外形为126mm×810mm;成品扁钢锻后红送热处理,固溶温度为880℃,固溶后进行一段回火处理,保温后随炉冷却至200℃出炉。
3.根据权利要求1所述一种时效硬化型塑料模具钢防白点控制方法,其特征在于:所述成品扁钢尺寸外形为280mm×605mm;成品扁钢锻后红送热处理,固溶温度为880℃,固溶后进行两段回火处理,保温后随炉冷却至350℃后按20℃/h冷却到100℃出炉。
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