CN112501402B - 热作模具钢的热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了热作模具钢的热处理工艺，热作模具钢按照化学成分重量百分含量为：C：0.4～0.85％，Cr：2.6～3.3％，Mo：4.1～4.2％，W：5.2～5.5％，V：0.65～0.95％，Mn：0.3～0.35％，Ni：0.7～1.3％，Cs：0.36～0.52％，S≤0.01％，P≤0.005％，余量为Fe及不可避免杂质，热处理工艺包括一阶升回温步骤、二阶升回温步骤、三阶升温保温步骤、冷却步骤、深冷步骤、回火步骤。本发明采用组分优化的热作模具钢，进行多阶升回温处理，起到热应力扩散均匀作用，并结合保压冷却、深冷及回火，在满足模具钢高硬度需求的同时还能兼顾冲击韧性和高温稳定性，综合力学性能得到较大提升。

Description

热作模具钢的热处理工艺
技术领域
本发明涉及热作模具钢的热处理工艺，属于模具钢热处理工艺的技术领域。
背景技术
模具钢主要用于锻压模具和锤锻模具的生产。大型锻模需要承受的循环打击力达到上百MN，锻模温度可到达500℃以上，因此模具钢除了要具备较高淬透性、高温强度、冲击韧性和抗回火稳定性外，还需要具备良好的耐疲劳性和导热性，保障模具钢在急冷急热状态下不会产生热龟裂。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术的不足，针对传统模具钢在急冷急热状态下容易产生龟裂且淬透性及冲击韧性不足的问题，提出热作模具钢的热处理工艺。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
热作模具钢的热处理工艺，所述热作模具钢按照化学成分重量百分含量为：
C：0.4～0.85％，Cr：2.6～3.3％，Mo：4.1～4.2％，W：5.2～5.5％，V：0.65～0.95％，Mn：0.3～0.35％，Ni：0.7～1.3％，Cs：0.36～0.52％，S≤0.01％，P≤0.005％，余量为Fe及不可避免杂质，
热处理工艺包括以下步骤：
S1一阶升回温步骤，以一阶升温速率10～12℃升温至650±10℃，并随炉降温至410±5℃；
S2二阶升回温步骤，以二阶升温速率7～8℃升温至1050±10℃，并随炉降温至823±2℃；
S3三阶升温保温步骤，以三阶升温速率5～6℃升温至1142±1℃并保温60±5min；
S4冷却步骤，维持炉内压力6bar降温至417℃维持10±1min，释放压力随炉冷却至常温；
S5深冷步骤，降温至-105℃维持2h后随炉冷却至常温；
S6回火步骤，随炉升温至417℃保温2h出炉空冷至常温。
优选地，S7二次深冷及回火，重复步骤S5和步骤S6。
优选地，所述所述热作模具钢按照化学成分重量百分含量为：
C：0.4％，Cr：2.7％，Mo：4.2％，W：5.3％，V：0.85％，Mn：0.31％，Ni：0.75％，Cs：0.52％，余量为Fe及不可避免杂质。
优选地，所述所述热作模具钢按照化学成分重量百分含量为：
C：0.85％，Cr：2.6％，Mo：4.1％，W：5.2％，V：0.65％，Mn：0.35％，Ni：0.88％，Cs：0.46％，S：0.01％，余量为Fe及不可避免杂质。
优选地，所述所述热作模具钢按照化学成分重量百分含量为：
C：0.65％，Cr：3.3％，Mo：4.1％，W：5.5％，V：0.95％，Mn：0.33％，Ni：1.3％，Cs：0.36％，P：0.005％，余量为Fe及不可避免杂质。
本发明的有益效果主要体现在：
采用组分优化的热作模具钢，进行多阶升回温处理，起到热应力扩散均匀作用，并结合保压冷却、深冷及回火，在满足模具钢高硬度需求的同时还能兼顾冲击韧性和高温稳定性，综合力学性能得到较大提升，且兼顾了成本。
附图说明
图1是本发明实施例一的200倍金相组织照片。
具体实施方式
本发明提供热作模具钢的热处理工艺。以下结合附图对本发明技术方案进行详细描述，以使其更易于理解和掌握。
热作模具钢的热处理工艺，热作模具钢按照化学成分重量百分含量为：
C：0.4～0.85％，Cr：2.6～3.3％，Mo：4.1～4.2％，W：5.2～5.5％，V：0.65～0.95％，Mn：0.3～0.35％，Ni：0.7～1.3％，Cs：0.36～0.52％，S≤0.01％，P≤0.005％，余量为Fe及不可避免杂质，
热处理工艺包括以下步骤：
一阶升回温步骤，以一阶升温速率10～12℃升温至650±10℃，并随炉降温至410±5℃；
二阶升回温步骤，以二阶升温速率7～8℃升温至1050±10℃，并随炉降温至823±2℃；
三阶升温保温步骤，以三阶升温速率5～6℃升温至1142±1℃并保温60±5min；
冷却步骤，维持炉内压力6bar降温至417℃维持10±1min，释放压力随炉冷却至常温；
深冷步骤，降温至-105℃维持2h后随炉冷却至常温；
回火步骤，随炉升温至417℃保温2h出炉空冷至常温。
本案可采用二次深冷及回火，即重复深冷步骤和回火步骤以消除残奥。
需要说明的是，本案热作模具钢在冶炼后需要经过锻造热加工，即采用镦拔锻造方式在830℃以上锻造温度状态下进行镦拔锻造，总锻造压缩比为2～2.5。
实施例一
热作模具钢按照化学成分重量百分含量为：
C：0.4％，Cr：2.7％，Mo：4.2％，W：5.3％，V：0.85％，Mn：0.31％，Ni：0.75％，Cs：0.52％，余量为Fe及不可避免杂质。
热处理工艺包括以下步骤：
一阶升回温步骤，以一阶升温速率10℃升温至650℃，并随炉降温至410℃；
二阶升回温步骤，以二阶升温速率8℃升温至1050℃，并随炉降温至823℃；
三阶升温保温步骤，以三阶升温速率6℃升温至1142℃并保温60min；
冷却步骤，维持炉内压力6bar降温至417℃维持10min，释放压力随炉冷却至常温；
深冷步骤，降温至-105℃维持2h后随炉冷却至常温；
回火步骤，随炉升温至417℃保温2h出炉空冷至常温；
二次深冷步骤，降温至-105℃维持2h后随炉冷却至常温；
二次回火步骤，随炉升温至417℃保温2h出炉空冷至常温。
热处理成型后制得样品一，其金相组织图如图1所示，可见其内部组织分布均匀。
实施例二
热作模具钢按照化学成分重量百分含量为：
C：0.85％，Cr：2.6％，Mo：4.1％，W：5.2％，V：0.65％，Mn：0.35％，Ni：0.88％，Cs：0.46％，S：0.01％，余量为Fe及不可避免杂质。
热处理工艺包括以下步骤：
一阶升回温步骤，以一阶升温速率12℃升温至660℃，并随炉降温至415℃；
二阶升回温步骤，以二阶升温速率7℃升温至1060℃，并随炉降温至823±2℃；
三阶升温保温步骤，以三阶升温速率5℃升温至1143℃并保温65min；
冷却步骤，维持炉内压力6bar降温至417℃维持10min，释放压力随炉冷却至常温；
深冷步骤，降温至-105℃维持2h后随炉冷却至常温；
回火步骤，随炉升温至417℃保温2h出炉空冷至常温。
制得样品二。
实施例三
热作模具钢按照化学成分重量百分含量为：
C：0.65％，Cr：3.3％，Mo：4.1％，W：5.5％，V：0.95％，Mn：0.33％，Ni：1.3％，Cs：0.36％，P：0.005％，余量为Fe及不可避免杂质。
热处理工艺包括以下步骤：
一阶升回温步骤，以一阶升温速率10～12℃升温至650℃，并随炉降温至410℃；
二阶升回温步骤，以二阶升温速率7～8℃升温至1050℃，并随炉降温至823℃；
三阶升温保温步骤，以三阶升温速率6℃升温至1142℃并保温60min；
冷却步骤，维持炉内压力6bar降温至417℃维持10min，释放压力随炉冷却至常温；
深冷步骤，降温至-105℃维持2h后随炉冷却至常温；
回火步骤，随炉升温至417℃保温2h出炉空冷至常温。
制得样品三。
对样品一至样品三进行检测，检测结果如下：
Figure BDA0002808608160000041
通过以上描述可以发现，本发明热作模具钢的热处理工艺，采用组分优化的热作模具钢，进行多阶升回温处理，起到热应力扩散均匀作用，并结合保压冷却、深冷及回火，在满足模具钢高硬度需求的同时还能兼顾冲击韧性和高温稳定性，综合力学性能得到较大提升，且兼顾了成本。
以上对本发明的技术方案进行了充分描述，需要说明的是，本发明的具体实施方式并不受上述描述的限制，本领域的普通技术人员依据本发明的精神实质在结构、方法或功能等方面采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.热作模具钢的热处理工艺，其特征在于：
所述热作模具钢按照化学成分重量百分含量为：
C：0.65％，Cr：3.3％，Mo：4.1％，W：5.5％，V：0.95％，Mn：0.33％，Ni：1.3％，Cs：0.36％，P：0.005％，余量为Fe及不可避免杂质，
热处理工艺包括以下步骤：
S1一阶升回温步骤，以一阶升温速率10～12℃升温至650±10℃，并随炉降温至410±5℃；
S2二阶升回温步骤，以二阶升温速率7～8℃升温至1050±10℃，并随炉降温至823±2℃；
S3三阶升温保温步骤，以三阶升温速率5～6℃升温至1142±1℃并保温60±5min；
S4冷却步骤，维持炉内压力6bar降温至417℃维持10±1min，释放压力随炉冷却至常温；
S5深冷步骤，降温至-105℃维持2h后随炉冷却至常温；
S6回火步骤，随炉升温至417℃保温2h出炉空冷至常温。
2.根据权利要求1所述热作模具钢的热处理工艺，其特征在于：
S7二次深冷及回火，重复步骤S5和步骤S6。
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