CN108774675A - 一种高碳铬工具钢精密零件的精准热处理淬火工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明的是一种高碳铬工具钢精密零件的精准热处理淬火工艺，属于工具钢材料热处理领域，是针对一种精密冲模中的冲两刀口零件，材料为瑞典进口的一种高碳、高铬莱氏体冷作模具钢ASSAB　XW‑5，其主要合金成份为2.05%C 12.5%Cr　1.3%W 0.8%Mo 0.3%Si的材料，提供一种精准的热处理淬火工艺方法；是根据不同的工件硬度要求采用不同的回火温度，以满足精密冲模两刀口需要的较小设计硬度差，不同的工件厚度采用不同的保温时间、以可靠地保证其淬透性和精确地控制材料内部晶细化组织均匀稳定，使零件耐磨性好、寿命长、可靠性高、尺寸稳定，达到精密零件的使用要求；主要是通过下述步骤及技术方案得以解决：（1）将厚度相差小于5mm的工件放入淬火炉中分两次预热至150℃；（2）在淬火炉中分两级加热至淬火温度并保温t；（3）将工件出炉风冷至50－70℃；（4）将工件两次入回火炉T℃回火保温t，出炉空冷（附图1）。

Description

一种高碳铬工具钢精密零件的精准热处理淬火工艺
技术领域
本发明属于工具钢材料热处理领域，具体涉及一种高碳铬莱氏体冷作工具钢精密零件的精准热处理淬火工艺。
背景技术
随着我国制造业的升级，一些精密设备对零部件的要求越来越苛刻，国产材料在某些性能方面不能满足其要求，只得采用相关先进的进口材料，特别是德国、瑞典等国家的高纯净钢，具有纯净高晶粒细化组织均匀等优良品质，近年来进口量在不断增大，但热处理水平与之不相适应，难以发挥其性能，造成巨大浪费，一些供应厂家只得在国内设专门的热处理服务工厂，不但难满足其个性化的要求，而且造成成本极大的上升；
ASSAB XW-5为瑞典牌号，是一种高碳、高铬莱氏体冷作模具钢，其主要合金成份为2.05%C 12.5%Cr 1.3%W 0.8%Mo 0.3%Si 类似于美国的AISI D6、中国的标准钢号Cr12W。其纯净度高、晶粒细化均匀，具有较高的耐磨性、淬透性、淬硬性、强韧性、热稳定性、抗压强度、微变形和综合性能优良及抗热氧化性能；淬火变形小；热处理后硬度高、耐磨性好，能承受较大的冲击载荷，常用硬度HRC58－HRC62；可用来制造截面大、形状复杂、经受冲击力大、要求耐磨性高的冷作模具的冲模刀口零件；
ASSAB XW-5冷作模具钢的合金成份对热处理工艺影响较大，导致热处理工艺复杂，如热处理不当不但难发挥其优良性能，质量也难以控制，为此，本发明人了申报了一种热作模具钢精密零件的热处理淬火工艺专利（申请号2017112175227），取得了较好的效果；
在电子接插件精密冲模中的两刀口零件，采用ASSAB XW-5冷作模具钢，除要求硬度高、耐磨性好、尺寸稳定、寿命长、可靠性高，还要求两刀口有较小的硬度差；但高碳钢材料导热性差，工件厚度、合金成份也对热处理工艺影响较大，导致热处理工艺复杂，如热处理不当不但难发挥其优良性能，质量也难以控制，容易批量报废；通用的冷作模具钢热处理工艺，难以精确可靠地控制淬火硬度，无法满足精密冲模两刀口需要的较小设计硬度差，不同厚度工件的热处理过程中的保温时间通常是根据工件厚度用经验公式t＝αКН估算，也难以可靠地保证其淬透性和精确地控制材料内部晶相组织的均匀性、稳定性，导致零件在工作过程中产生蠕变。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题，是针对一种精密冲模中的冲两刀口零件，材料为瑞典进口的一种高碳、高铬莱氏体冷作模具钢ASSAB XW-5，其主要合金成份为2.05%C 12.5%Cr 1.3%W 0.8%Mo 0.3%Si的材料，提供一种精准的热处理淬火工艺方法，是根据不同的工件硬度要求采用不同的回火温度，以满足精密冲模两刀口需要的较小设计硬度差，不同的工件厚度采用不同的保温时间、以可靠地保证其淬透性和精确地控制材料内部晶细化组织均匀稳定，使零件耐磨性好、寿命长、可靠性高、尺寸稳定，达到精密零件的使用要求。
1、一种高碳铬工具钢精密零件的精准热处理淬火工艺，其特征在于，主要是通过下述步骤及技术方案得以解决：（1）将厚度相差小于5mm的工件放入淬火炉中分两次预热至150℃；（2）在淬火炉中分两级加热至淬火温度并保温t；（3）将工件出炉风冷至50－70℃；（4）将工件两次入回火炉T℃回火保温t，出炉空冷；（附图1）。
2、一种高碳铬工具钢精密零件的精准热处理淬火工艺，所述的将厚度相差小于5mm的高速钢工件放入淬火炉中分两次预热，其特征在于，第一次以小于75℃/小时的加热速度至100℃ ，第二次以小于115℃/小时的加热速度至150℃。
3、一种高碳铬工具钢精密零件的精准热处理淬火工艺，所述的在淬火炉中分二级加热至淬火温度并保温t，其特征在于，工件预热后继续加热至800℃并保温t1（表1），继续加热至淬火温度960℃并保温t2（表1）；
表1　不同厚度的工件的不同保温时间
厚度mm ≦5 6-10 11-15 16-20 21-25 26-30 31-35 36-40
t1 min 15 20 30 40 50 60 70 80
t2 min 10 15 22 30 37 45 52 60
4、一种高碳铬工具钢精密零件的精准热处理淬火工艺，所述的将工件出炉风冷淬火至50－70℃，其特征在于，将工件出炉放置支架上，打开鼓风机，将工件风冷至50－70℃。
5、一种高碳铬工具钢精密零件的精准热处理淬火工艺，所述的将工件两次入回火炉T℃回火保温t，出炉空冷，其特征在于，当工件风冷至50℃－70℃时立即入回火炉加热至回火温度T（表2）并保温t3（表3），出炉自然空冷；当工件空冷至50℃－70℃时立即第二次入回火炉加热至回火温度T（表2）并保温t4（表3），出炉自然空冷至室温；
表2 T为不同硬度要求的工件的不同回火温度T
硬度要HRC 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63
回火温度T0C 550 525 525 525 500 420 280 280 250 200
表3　为不同厚度的工件的不同回火保温时间
厚度mm ≦5 6-10 11-15 16-20 21-25 26-30 31-35 36-40
t3 t4 min 90 90 120 120 120 120 120 150
本发明的一种高碳铬工具钢精密零件的精准热处理淬火工艺的有益效果是：在热处理过程中不同硬度要求的工件采用不同的回火温度，使其硬度得到精确控制，其硬度公差达到HRC1；不同厚度的工件采用不同的热处理保温时间，可精细控制工件的内部晶相组织，使之晶粒细化、均匀、稳定、可靠，显著改善两刀口零件（凸模、凹模）的使用寿命和力学性能，并减小变形，消除蠕变，稳定尺寸。本发明操作简单实用性强，具有较高的工程应用价值，其投入市场必将产生显著地社会效益和经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，附图1为本发明的一种高碳铬工具钢精密零件的精准热处理淬火工艺流程，其中t1、 t2、t3、t4为不同厚度零件的不同保温时间，T为不同硬度要求的零件的回火温度。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例一　厚度6－10mm的高碳铬工具钢精密凸模,硬度要求为HRC56
（1）将一批厚度6－10mm的工件放入淬火炉中分两次预热，第一次以小于75℃/小时的加热速度至100℃ ，第二次以小于115℃/小时的加热速度至150℃；
（2）工件在淬火炉中加热至800℃并保温20min、再继续加热至淬火温度960℃并保温15min；
（3）将工件出炉放置支架上，打开鼓风机，将工件风冷淬火；
（4）当工件风冷至500C－70℃时立即入回火炉加热至5250C回火并保温90min，出炉自然空冷；
（5）当工件空冷至500C－700C时立即第二次入回火炉加热至5250C回火并保温90min，出炉自然空冷至室温；
（7）用硬度计抽样检查工件硬度，并剖开工件抛光断面，用显微镜检查内部晶相组织。
实施例二　厚度16－20mm的高碳铬工具钢精密凸模,硬度要求为HRC58
（1）将一批厚度16－20mm的工件放入淬火炉中分两次预热，第一次以小于75℃/小时的加热速度至100℃ ，第二次以小于115℃/小时的加热速度至150℃；
（2）工件在淬火炉中加热至800℃并保温40min、再继续加热至淬火温度960℃并保温30min；
（3）将工件出炉放置支架上，打开鼓风机，将工件风冷淬火；
（4）当工件风冷至500C－70℃时立即入回火炉加热至5000C回火并保温120min，出炉自然空冷；
（5）当工件空冷至500C－700C时立即第二次入回火炉加热至5000C回火并保温120min，出炉自然空冷至室温；
（7）用硬度计抽样检查工件硬度，并剖开工件抛光断面，用显微镜检查内部晶相组织。
实施例三　厚度26－30mm的高碳铬工具钢精密凸模,硬度要求为HRC61
（1）将一批厚度6－10mm的工件放入淬火炉中分两次预热，第一次以小于75℃/小时的加热速度至100℃ ，第二次以小于115℃/小时的加热速度至150℃；
（2）工件在淬火炉中加热至800℃并保温60min、再继续加热至淬火温度960℃并保温45min；
（3）将工件出炉放置支架上，打开鼓风机，将工件风冷淬火；
（4）当工件风冷至500C－70℃时立即入回火炉加热至2800C回火并保温120min，出炉自然空冷；
（5）当工件空冷至500C－700C时立即第二次入回火炉加热至2800C回火并保温120min，出炉自然空冷至室温；
（7）用硬度计抽样检查工件硬度，并剖开工件抛光断面，用显微镜检查内部晶相组织。
实施例四　厚度36－40mm的高碳铬工具钢精密凸模,硬度要求为HRC63
（1）将一批厚度36－40mm的工件放入淬火炉中分两次预热，第一次以小于75℃/小时的加热速度至100℃ ，第二次以小于115℃/小时的加热速度至150℃；
（2）工件在淬火炉中加热至800℃并保温80min、再继续加热至淬火温度960℃并保温60min；
（3）将工件出炉放置支架上，打开鼓风机，将工件风冷淬火；
（4）当工件风冷至500C－70℃时立即入回火炉加热至2000C回火并保温150min，出炉自然空冷；
（5）当工件空冷至500C－700C时立即第二次入回火炉加热至2000C回火并保温150min，出炉自然空冷至室温；
（7）用硬度计抽样检查工件硬度，并剖开工件抛光断面，用显微镜检查内部晶相组织。
本发明一种高碳铬工具钢精密零件的精准热处理淬火工艺所述的热处理工艺采用分级加热，使受热更加均匀；采用两次回火，不同的厚度有不同保温时间，以提高工件韧性和抗冲击力；用不同淬火温度获得较小的硬度差，满足两刀口有HRC2的硬度差，使之更加耐磨，寿命提高。本发明简单易行，具有较高的工程应用价值，其投入市场必将产生显著地社会效益和经济效益。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式。不局限于此，任何不经过创造性劳动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。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种高碳铬工具钢精密零件的精准热处理淬火工艺，其特征在于，主要是通过下述步骤及技术方案得以解决：（1）将厚度相差小于5mm的工件放入淬火炉中分两次预热至150℃；（2）在淬火炉中分两级加热至淬火温度并保温t；（3）将工件出炉风冷至50－70℃；（4）将工件两次入回火炉T℃回火保温t，出炉空冷。
2.根据权利要求1所述的在淬火炉中分二级加热至淬火温度并保温t，其特征在于，工件预热后继续加热至800℃并保温t1（表1），继续加热至淬火温度960℃并保温t2（表1）；
表1 t1 t2为不同厚度的工件的不同保温时间
厚度mm ≦5 6-10 11-15 16-20 21-25 26-30 31-35 36-40 t1 min 15 20 30 40 50 60 70 80 t2 min 10 15 22 30 37 45 52 60
。
3.根据权利要求1所述的将工件两次入回火炉T℃回火保温t，出炉空冷，其特征在于，当工件风冷至50℃－70℃时立即入回火炉加热至回火温度T（表2）并保温t3（表3），出炉自然空冷；当工件空冷至50℃－70℃时立即第二次入回火炉加热至回火温度T（表2）并保温t4（表3），出炉自然空冷至室温；
表2 T为不同硬度要求的工件的不同回火温度T
硬度HRC 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 温度T0C 550 525 525 525 500 420 280 280 250 200
表3　为不同厚度的工件的不同回火保温时间
厚度mm ≦5 6-10 11-15 16-20 21-25 26-30 31-35 36-40 t3 t4 min 90 90 120 120 120 120 120 150
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