CN109266998A - 一种金属模具耐高温处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种金属模具耐高温处理方法，包括以下步骤：(1)预处理：抛光、除油、超声波清洗、清水喷淋清洗、烘干；(2)排气：在升温过程中通入氮气，同时控制炉压为0.02‑0.10Pa；(3)预氧化：当加热炉内的炉温达到450‑480℃后，保温1‑1.5h；然后通入空气，进行5‑10min的预氧化处理；(4)渗氮处理：转移到辉光离子氮化炉中进行离子渗氮处理，并放置若干稀土催渗剂；在氩气气氛下进行升温，当模具温度达到500‑550℃时进行保温；随后关闭氨气和氩气并通入空气进行低压氧化，保温20‑40min；冷却后即得到目的物。本发明具有工艺简单、耗时短、耐高温性好、适合批量生产的优点。
Description
技术领域
本发明涉及模具处理技术领域，尤其涉及一种金属模具耐高温处理方法。
背景技术
冲压加工因其生产效率高，制件生产质量稳定，在机械钣金零件生产工艺 中占非常重要的位置，被广泛应用于汽车、机械、航天航空、家电轻工、电子 通讯等行业和产品的生产当中。模具的发展水平也成为衡量国家工业水平的重 要指标。我国模具钢消费量曾经连续5年位居世界第一，占世界的总消费量的 21％。然而，与国际先进水平相比，国内模具行业整体质量和水平依旧存在较大 的差距：国产模具制造精度差距大、交货周期长、模具寿命只有国际先进水平 的50％，大型、精密、技术含量高、寿命长的模具自给率很低，长期依赖进口。 而随着我国工业水平的不断发展，用户对产品质量更加重视，对零件加工质量的要求越来越高，模具的工况越来越严苛，对模具材料性能要求越来越高，传 统模具的使用寿命和性能逐渐难以满足实际生产的需要。表面处理技术是一项 十分有用的材料强化技术，在国外优质模具材料都难以满足使用需求的今天， 它将有广阔应用前景，是模具行业要重视的研发应用技术。倘若应用得当，表 面处理可以提升整个工业体系的效率。
模具由于在有温度的条件下工作，要求热作模具除应具有高的硬度、强度、 红硬性、耐磨性和韧性外，还应具有良好的高温强度、热疲劳稳定性、导热性 和耐蚀性，此外还要求具有较高的淬透性，为了保证模具的使用寿命模具要冷 却，热冷交替模具会出现龟裂，即热疲劳裂纹，所以材料又要求有抗裂纹能力 和抗热疲劳性能。现有的热作模具普遍采用低合金调质模具钢或者中铬热作模 具钢或者钨热作模具钢进行切削、磨削等加工后使用，模具的抗裂纹能力和抗 热疲劳性能仍然达不到理想的要求。很多厂家会对金属模具采用渗氮处理，以 提高模具的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀 能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性。与渗碳工艺相比，渗氮温度比较 低，因而畸变小，但由于心部硬度较低，渗层也较浅，一般只能满足承受轻、 中等载荷的耐磨、耐疲劳要求，或有一定耐热、耐腐蚀要求的机器零件，以及 各种切削刀具、冷作和热作模具等；在金属模具的耐高温处理上有很大的有应 用前景。
但是，传统的渗氮处理的工艺复杂，渗氮过程耗时长，效率低，性价比较 低，在工业的应用推广上受到较多的限制。因此，本发明通过改进渗氮工艺改 进、步骤优化，大幅降低了渗氮处理的时间，并将预氧化与渗氮工序分开在不 同的炉内进行，有利于批量的流水线生产。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种工艺简单、耗时短、 耐高温性好、适合批量生产的金属模具耐高温处理方法，特别适用于批量的流 水线生产。
为实现上述目的，本发明可以通过以下技术方案予以实现：
一种金属模具耐高温处理方法，包括以下步骤：
(1)预处理：对金属模具表面进行抛光、除油、超声波清洗、清水喷淋清 洗、烘干处理；
(2)排气：将金属模具放入加热炉中，在升温过程中通入氮气，以排尽加 热炉内原有的空气，同时控制炉压为0.02-0.10Pa；
(3)预氧化：当加热炉内的炉温达到450-480℃后，保温1-1.5h；然后关 闭氮气阀门，并通入空气，借助空气中的氧气及炉温对金属模具进行5-10min 的预氧化处理；
(4)渗氮处理：将预氧化处理后的金属模具直接转移到辉光离子氮化炉中 进行离子渗氮处理，并在所述辉光离子氮化炉中放置若干稀土催渗剂；在氩气 气氛下进行升温，当模具温度达到500-550℃时进行保温；保温过程中工艺参数 为：氨气100-300ml/min、氩气100-300ml/min、压力200-400Pa，保温时间 30-60min，随后关闭氨气和氩气并通入空气进行低压氧化，空气流量为
100-300ml/min，压力100-300Pa，保温20-40min；冷却后即得到目的物。
进一步地，所述稀土催渗剂为固体稀土渗氮用催渗剂，其成分按重量百分 比包括：氯化稀土50-90％、氯化铵5-30％、尿素5-20％，所述固体稀土渗氮用催 渗剂的数量为4块，分别设于所述辉光粒子氮化炉的四周，每块所述稀土催渗 剂的重量为15-25g。
进一步地，步骤(1)中：
抛光：采用砂纸或打磨机将金属模具表面打磨至1200目；
除油：将金属模具放置于除油除蜡剂溶液中浸泡10min，然后取出；
超声波清洗：将金属模具放入酒精中，超声处理10min，然后取出；
清水喷淋清洗：用清水喷淋清洗处理2min，然后取出；
烘干：进入70℃烘烤炉，烘干时间为10min。
进一步地，所述冷却后即得到目的物，其冷却气氛为70-100Pa的低压，冷 却速度为5-30℃/min。
优选地，所述金属模具耐高温处理方法应用于批量的流水线生产，所采用 的加热炉设置在所述辉光离子氮化炉旁边，步骤(3)和步骤(4)所采用的时 间基本相同，步骤(3)处理完成后直接将金属模具从所述加热炉转入步骤(4) 中的所述辉光离子氮化炉；具体地，所述金属模具耐高温处理方法的步骤如下：
(1)预处理：对金属模具表面进行抛光、除油、超声波清洗、清水喷淋清 洗、烘干处理；
(2)排气：将金属模具放入加热炉中，在升温过程中通入氮气，以排尽加 热炉内原有的空气，同时控制炉压为0.05Pa；
(3)预氧化：当加热炉内的炉温达到450℃后，保温1.5h；然后关闭氮气 阀门，并通入空气，借助空气中的氧气及炉温对金属模具进行10min的预氧化 处理；
(4)渗氮处理：将预氧化处理后的金属模具直接转移到辉光离子氮化炉中 进行离子渗氮处理，并在所述辉光离子氮化炉中放置若干稀土催渗剂；在氩气 气氛下进行升温，当模具温度达到550℃时进行保温；保温过程中工艺参数为： 氨气200ml/min、氩气200ml/min、压力300Pa，保温时间40min，随后关闭氨 气和氩气并通入空气进行低压氧化，空气流量为200ml/min，压力100Pa，保温 30min；随后保持100Pa的压力随炉冷却，冷却速度为15℃/min，冷却30min 后出炉，放置常温冷却即可。
本发明的有益效果是：本发明通过改进渗氮工艺改进、步骤优化，大幅降 低了渗氮处理的时间，并将预氧化与渗氮工序分开在不同的炉内进行，能够将 步骤(3)和步骤(4)所采用的时间设定相同，步骤(3)处理完成后直接将金 属模具从所述加热炉转入步骤(4)中的所述辉光离子氮化炉，从而适应批量的 流水线生产；具有工艺简单、耗时短、耐高温性好、适合批量生产的优点。
具体实施方式
为了使本发明专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施 例，对本发明专利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专利，并不用于限定本发明专利。
实施例：
本实施例中，所述金属模具耐高温处理方法应用于批量的流水线生产，所 采用的加热炉设置在所述辉光离子氮化炉旁边，步骤(3)和步骤(4)所采用 的时间基本相同，步骤(3)处理完成后直接将金属模具从所述加热炉转入步骤 (4)中的所述辉光离子氮化炉；具体地，本实施例中所述金属模具耐高温处理 方法的步骤如下：
(1)预处理：对金属模具表面进行抛光、除油、超声波清洗、清水喷淋清 洗、烘干处理；其中，
抛光：采用砂纸或打磨机将金属模具表面打磨至1200目；
除油：将金属模具放置于除油除蜡剂溶液中浸泡10min，然后取出；
超声波清洗：将金属模具放入酒精中，超声处理10min，然后取出；
清水喷淋清洗：用清水喷淋清洗处理2min，然后取出；
烘干：进入70℃烘烤炉，烘干时间为10min。
(2)排气：将金属模具放入加热炉中，在升温过程中通入氮气，以排尽加 热炉内原有的空气，同时控制炉压为0.05Pa；
(3)预氧化：当加热炉内的炉温达到450℃后，保温1.5h；然后关闭氮气 阀门，并通入空气，借助空气中的氧气及炉温对金属模具进行10min的预氧化 处理；
(4)渗氮处理：将预氧化处理后的金属模具直接转移到辉光离子氮化炉中 进行离子渗氮处理，并在所述辉光离子氮化炉中放置若干稀土催渗剂；在氩气 气氛下进行升温，当模具温度达到550℃时进行保温；保温过程中工艺参数为： 氨气200ml/min、氩气200ml/min、压力300Pa，保温时间40min，随后关闭氨 气和氩气并通入空气进行低压氧化，空气流量为200ml/min，压力100Pa，保温30min；随后保持100Pa的压力随炉冷却，冷却速度为15℃/min，冷却30min 后出炉，放置常温冷却即可。
具体地，本实施例中所述稀土催渗剂为固体稀土渗氮用催渗剂，其成分按 重量百分比包括：氯化稀土50-90％、氯化铵5-30％、尿素5-20％，所述固体稀土 渗氮用催渗剂的数量为4块，分别设于所述辉光粒子氮化炉的四周，每块所述 稀土催渗剂的重量为15-25g。
Claims (5)
1.一种金属模具耐高温处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)预处理：对金属模具表面进行抛光、除油、超声波清洗、清水喷淋清洗、烘干处理；
(2)排气：将金属模具放入加热炉中，在升温过程中通入氮气，同时控制炉压为0.02-0.10Pa；
(3)预氧化：当加热炉内的炉温达到450-480℃后，保温1-1.5h；然后关闭氮气阀门，并通入空气，借助空气中的氧气及炉温对金属模具进行5-10min的预氧化处理；
(4)渗氮处理：将预氧化处理后的金属模具直接转移到辉光离子氮化炉中进行离子渗氮处理，并在所述辉光离子氮化炉中放置若干稀土催渗剂；在氩气气氛下进行升温，当模具温度达到500-550℃时进行保温；保温过程中工艺参数为：氨气100-300ml/min、氩气100-300ml/min、压力200-400Pa，保温时间30-60min，随后关闭氨气和氩气并通入空气进行低压氧化，空气流量为100-300ml/min，压力100-300Pa，保温20-40min；冷却后即得到目的物。
2.根据权利要求1所述的一种金属模具耐高温处理方法，其特征在于：所述稀土催渗剂为固体稀土渗氮用催渗剂，其成分按重量百分比包括：氯化稀土50-90％、氯化铵5-30％、尿素5-20％，所述固体稀土渗氮用催渗剂的数量为4块，分别设于所述辉光粒子氮化炉的四周，每块所述稀土催渗剂的重量为15-25g。
3.根据权利要求1所述的一种金属模具耐高温处理方法，其特征在于：步骤(1)中：
抛光：采用砂纸或打磨机将金属模具表面打磨至1200目；
除油：将金属模具放置于除油除蜡剂溶液中浸泡10min，然后取出；
超声波清洗：将金属模具放入酒精中，超声处理10min，然后取出；
清水喷淋清洗：用清水喷淋清洗处理2min，然后取出；
烘干：进入70℃烘烤炉，烘干时间为10min。
4.根据权利要求1所述的一种金属模具耐高温处理方法，其特征在于：所述冷却后即得到目的物，其冷却气氛为70-100Pa的低压，冷却速度为5-30℃/min。
5.根据权利要求1所述的一种金属模具耐高温处理方法，其特征在于：所采用的加热炉设置在所述辉光离子氮化炉旁边，金属模具耐高温处理的步骤如下：
(1)预处理：对金属模具表面进行抛光、除油、超声波清洗、清水喷淋清洗、烘干处理；
(2)排气：将金属模具放入加热炉中，在升温过程中通入氮气，同时控制炉压为0.05Pa；
(3)预氧化：当加热炉内的炉温达到450℃后，保温1.5h；然后关闭氮气阀门，并通入空气，借助空气中的氧气及炉温对金属模具进行10min的预氧化处理；
(4)渗氮处理：将预氧化处理后的金属模具直接转移到辉光离子氮化炉中进行离子渗氮处理，并在所述辉光离子氮化炉中放置若干稀土催渗剂；在氩气气氛下进行升温，当模具温度达到550℃时进行保温；保温过程中工艺参数为：氨气200ml/min、氩气200ml/min、压力300Pa，保温时间40min，随后关闭氨气和氩气并通入空气进行低压氧化，空气流量为200ml/min，压力100Pa，保温30min；随后保持100Pa的压力随炉冷却，冷却速度为15℃/min，冷却30min后出炉，放置常温冷却即可。
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2018
- 2018-11-13 CN CN201811345694.7A patent/CN109266998A/zh active Pending
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