CN111607757B - 一种7Cr7Mo2V2Si制造高温镦锻模具的表面处理方法 - Google Patents

一种7Cr7Mo2V2Si制造高温镦锻模具的表面处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种7Cr7Mo2V2Si高温镦锻模具的表面处理方法，具体步骤如下：1）高温氧化：由7Cr7Mo2V2Si模具钢制作的模具放入箱式炉中进行保温，模具型腔表面上的氧化膜是由模具本体内的Fe元素与空气中的氧元素形成细腻的四氧化三铁；2）低温油浴：模具高温氧化后冷却至室温，然后浸入至油脂中，油脂渗入至氧化膜内，油脂在零件成型过程中起润滑、隔离作用；模具通过高温表面氧化、浸油处理后的高温热镦锻模具，使用时粘连现象消失，零件表面粗糙度大幅提升，同时高温热镦锻模具寿命大幅提高。

Description

一种7Cr7Mo2V2Si制造高温镦锻模具的表面处理方法
技术领域
本发明属于高温镦锻模具领域，尤其是一种7Cr7Mo2V2Si制造高温镦锻模具的表面处理方法
背景技术
本发明方法接近的相关技术：PVD、CVD、PCVD、TD、陶瓷纳米涂层。经过上述列举的表面涂层技术应用试验，由于高温、高速工作环境的影响，这些表面涂层技术均未能改善零件成形拉毛现象，模具寿命提升效果不明显。
随着中国汽车行业的国际化，大规格、高强性能的螺母1（见图1所示）不断出现在紧固件行业中，热成形加工成为不可或缺的发展趋势。高温热成形（工件加热温度1060℃～1150℃）工艺可以大幅度提高生产效率和材料利用率。但是，大规格、高强性能的螺母一般采用45＃钢、40Cr等材料制造，零件成形使用的模具在1060℃～1150℃工作环境，110～150件/min的生产节拍下工作，对热成型加工中使用的成形凹模要求能良好的适应高温、高速成形使用工作环境要求。
由于模具高温1060℃～1150℃工作环境，高速率110～150件/min的生产节拍，模具需要承受反复冲击载荷和冷热交变。因热应力的作用模具容易产生疲劳破裂，模腔表面受到高温金属流动的作用而产生摩擦效应，尤其是坯料表面氧化皮未清除干净的情况下，摩擦作用更加强烈，从而加速模腔表面的磨损，出现剥落现象。通过对3Cr2W8V、H13、DAC等热作模具钢优选后（寿命低于5000件），采用7Cr7Mo2V2Si制造的模具2（见图2所示），寿命最高，每件模具寿命也仅有10000件，且在使用40Cr为零件原材料时，成形零件仅100件左右就出现零件与模具（见图2所示模具成型腔内的直角部3）粘连，在零件六个角处产生拉毛现象。
综上所述，在加工采用7Cr7Mo2V2Si制造的热成形机使用的凹模时，通过一种模具工作表面处理工艺改进，提高凹模与零件成形工作表面的抗氧化、热腐蚀性能，改善零件成形脱模工作环境，达到提高模具寿命，提高高强度螺母成形质量的目的。
发明内容
本发明提供了一种7Cr7Mo2V2Si制造高温镦锻模具的表面处理方法，目的是提高凹模与零件成形工作表面的抗氧化、热腐蚀性能，通过表面处理技术的开发应用，达到改善零件成形脱模工作环境，消除零件粘连、拉毛现象，同时提升模具寿命。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种7Cr7Mo2V2Si制造高温镦锻模具的表面处理方法，具体步骤如下：
第一步高温氧化：由7Cr7Mo2V2Si模具钢制作的模具放入750 ±10℃的箱式炉中，保温13～17min，模具型腔表面上的氧化膜是由模具本体内的Fe元素与空气中的氧元素形成细腻的四氧化三铁；
第二步低温油浴：模具高温氧化后室温冷却至250～200℃时，浸入至油脂中，浸入时间10～12min，模具在油脂中冷却至室温后取出；所述油脂是由含硫润滑油和薄层防锈油混合而成，含硫油脂渗入至氧化膜内，含硫油脂在零件成型过程中起润滑作用，薄层防锈油在氧化膜上形成油膜层，油膜层的厚度为6～10um，薄层防锈油在零件成型过程中起隔离作用。
对上述技术方案进一步地限定，所述箱式炉的温度为750℃。
对上述技术方案进一步地限定，所述含硫润滑油为18～22％，薄层防锈油为75～85％，按质量百分比计。
本发明有益效果：通过高温表面氧化、浸油处理后的高温热镦锻模具，使用时粘连现象消失，零件表面粗糙度大幅提升，同时高温热镦锻模具寿命大幅提高，由原来的1.0万件/件提高至3万件/件。
附图说明
图1是背景技术中的螺母结构示意图。
图2是背景技术中的螺母产生拉毛现象的示意图。
具体实施方式
一种7Cr7Mo2V2Si制造高温镦锻模具的表面处理方法，具体步骤如下：
第一步高温氧化：由7Cr7Mo2V2Si模具钢制作的模具放入750℃的箱式炉中，保温15min，模具型腔表面上的氧化膜是由模具本体内的Fe元素与空气中的氧元素形成细腻的四氧化三铁；经过多次试验，氧化膜在模具750℃保温15分钟形成的氧化膜最细腻，如果温度超过750℃会使模具迅速降低硬度，模具工作表面过度氧化，不会形成均匀细腻的氧化膜，而是易剥落的氧化层，破坏表面粗糙度；低于740℃会增加氧化时间，不能使空气中的氧气与模具基体中的Fe快速充分产生氧化反应，增加氧化时间，损坏模具工作表面粗糙度，达不到均匀细腻氧化膜形成的目的；在模具高温工作前，模具工作表面已预先形成氧化膜，氧化膜增加了模具表面硬度，消除模具工作时的高温作用，增加模具表面粗糙度保持时间，保证零件成形时脱模顺畅，消除零件高温成形时的粘连倾向；
第二步低温油浴：模具高温氧化后室温冷却至230℃时，浸入至油脂中，浸入时间11min，模具冷却至室温后取出；油浴高于250℃会使油温过高，导致安全问题；油温低于150摄氏度会降低油脂渗入氧化膜内的质量；所述油脂是由含硫润滑油和薄层防锈油混合而成，含硫油脂渗入至氧化膜内（即含硫润滑油中的硫元素分布在模具氧化膜的空隙里），含硫油脂在零件成型过程中起润滑作用；所述薄层防锈油具有优异的润滑性和成膜性，能迅速渗入金属内，薄层防锈油能在氧化膜上形成油膜层，油膜层的厚度为8um，薄层防锈油在零件成型过程中起分离作用，解决了40Cr材料的零件与模具表面粘连；所述含硫润滑油为20％，薄层防锈油为80％，按质量百分比计；
所述含硫润滑油选用优质矿物基础油，复配高性能硫化猪油和硫化脂肪酸酯为主剂调和而成；由中国江苏FRANCOOL公司生产，牌号：FRANCOOL9006D；
所述薄层防锈油：防锈油主要由多种油溶性缓蚀剂、稳定剂、脱水剂和精制基础油配制而成；由十堰双齐科技有限公司生产，牌号：S2018。
7Cr7Mo2V2Si模具表面处理后：1）提高了模具硬度：由58～59HRC提高至61～62HRC；2）模具型腔表面粗糙度：Ra0.2。

Claims (2)

1.7Cr7Mo2V2Si高温镦锻模具的表面处理方法，具体步骤如下：
第一步高温氧化：由7Cr7Mo2V2Si模具钢制作的模具放入750℃的箱式炉中，保温13～17min，模具型腔表面上的氧化膜是由模具本体内的Fe元素与空气中的氧元素形成细腻的四氧化三铁；
第二步低温油浴：模具高温氧化后室温冷却至200～250℃时，浸入至油脂中，浸入时间10～12min，模具在油脂中冷却至室温后取出；所述油脂是由含硫润滑油和薄层防锈油混合而成，含硫油脂渗入至氧化膜内，含硫油脂在零件成型过程中起润滑作用，薄层防锈油在氧化膜上形成油膜层，油膜层的厚度为6～10um，薄层防锈油在零件成型过程中起隔离作用。
2.根据权利要求1所述7Cr7Mo2V2Si高温镦锻模具的表面处理方法，其特征在于：所述含硫润滑油为18～22％，薄层防锈油为75～85％，按质量百分比计。
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