CN112725594A - 一种冲棒模具材料热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及模具材料技术领域，且公开了冲棒模具材料热处理方法，包括以下步骤：预热处理：将冲棒模具坯料放置于真空热处理炉内，将该炉温升温并控制在830℃‑870℃，保温4‑8小时；将模块从炉内取出，通过急风速冷，使模块温度冷却到700～750℃，保温7‑9h，最后将该真空热处理炉冷却至室温；渗碳：将加工后的冲棒模具坯料放入可控气氛热处理炉中，经过清洗烘干后在500～550℃温度下预热，然后进入预渗碳阶段升温至840～880℃保温，接着第二次升温至900～930℃反应，反应结束后进行降温，并保温；淬火：将加工后的冲棒模具坯料放入热处理炉内，将该炉温升温至1100℃‑1200℃，将冲棒模具坯料投入淬火油中淬火；回火：将冲棒模具坯料放置于热处理炉内。
Description
技术领域
本发明涉及材料热处理技术领域，具体为一种冲棒模具材料热处理方 法。
背景技术
高铬冲棒模具材料的热处理是模具性能和寿命的关键。现阶段高铬冲 棒模具材料是具有高的耐磨性、淬透性、微变形、高热稳定性、高抗弯强 度,仅次于高速钢,是冲模、冷镦模等的重要材料,其消耗量在模具钢中居 首位。该材料虽然强度、硬度高,耐磨性好,但其韧度较差,对热加工工艺 和热处理工艺要求较高,处理工艺不当,很容易造成模具的过早失效。
由于Cr的大量存在,模具钢液结晶时析出的大量共晶碳化物，主要是 硬度很高的铬铁复合碳化物(Fe,Cr)7C3极为稳定,常规热处理无法细化, 即使经压延后,在较大规格钢材中,仍保留明显的带状或网状碳化物,碳化 物分布不均匀,而带状或网状碳化物区是一个脆性区,其塑性、韧度差,不 能承受大的冲击力,裂纹很容易在这里萌生与扩展,往往成为裂纹产生的主 要原因。较大的碳化物周围常常有空洞、位错等缺陷汇聚,在交变负荷的 作用下,这些缺陷进一步聚集和扩展便可萌生疲劳裂纹。
经检索：中国专利CN104789743A公开了一种冲棒模具材料热处理方 法，涉及热处理技术领域，步骤为将高铬冲棒模具坯料放置于热处理炉 内，将该炉升温至820℃-860℃，保温3-6h；然后降温至710℃- 760℃，保温6-8h，最后将该炉冷却至室温；淬火热处理：将预处理后 的高铬冲棒模具坯料放置于热处理炉内，将该炉升温至1050℃-1100°C，保温20min，然后投入水中淬火；回火热处理：将淬火后的高铬冲棒 模具坯料放置于热处理炉内，将该炉升温至150℃-220℃，保温1-3h， 然后将该炉冷却至室温，与现有技术相比，本发明可提高高铬冲棒模具材 料塑性、韧度和疲劳寿命；降低热处理工艺成本，对环境无毒、无污染， 适于汽车冲模具的加工。
但是该方法生产的冲棒模具材料，虽然能够提高材料塑性和韧度，但 是其塑性高导致材料强度低，极易损坏变形，且并未对冲棒模具材料进行 渗碳处理，导致冲棒模具材料表面的硬度、耐磨性和接触疲劳和弯曲疲劳 强度等性能较差，进而导致材料使用寿命短。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种冲棒模具材料热处理方法， 解决了钛钼玻璃模具通常生产玻璃瓶80万次左右，满足不了客户的需 求，而且不易抛光而提升光洁度，需要改良和钼、钒、钛等强碳化物合金 元素的增加容易使材料韧性下降导致热疲劳失效而无法进一步提高使用寿 命等情况的问题。
本发明提供如下技术方案：一种冲棒模具材料热处理方法，包括以下 步骤：
预热处理：将冲棒模具坯料放置于真空热处理炉内，将该炉温升温并 控制在830℃-870℃，保温4-8小时；将模块从炉内取出，通过急风速 冷，使模块温度冷却到700～750℃，保温7-9h，最后将该真空热处理炉 冷却至室温；
渗碳：将加工后的冲棒模具坯料放入可控气氛热处理炉中，经过清洗 烘干后在500～550℃温度下预热，然后进入预渗碳阶段升温至840～ 880℃保温，接着第二次升温至900～930℃反应，炉气压力控制在 200～500Pa，反应结束后进行降温，并保温；
淬火：将加工后的冲棒模具坯料放入热处理炉内，将该炉温升温至 1100℃-1200℃，保温20分钟，然后将冲棒模具坯料投入淬火油中淬 火；
回火：将冲棒模具坯料放置于热处理炉内，将该炉升温至140℃～ 200℃，保温2～4小时，然后将该炉冷却至室温；
抛丸清理。
优选的，所述步骤(1)中需通入保护气氛，保护气氛的通入量为： 4.6～5×炉子体积/小时
优选的，所述保护气氛为甲醇、氮气或氩气中的一种。
优选的，所述步骤(2)中第二次升温过程分为强渗阶段和扩散阶 段，强渗阶段的温度控制在900～910℃，扩散阶段的温度控制在860～ 880℃，所述强渗阶段的渗碳时间为220～260min，所述扩散阶段的扩散 时间为40～70min。
优选的，所述步骤(4)中的热处理炉为真空回火炉。
有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种耐用性好的铌钛合金模具材料和 应用，具备以下有益效果：
该冲棒模具材料热处理方法，由于采用步骤(1)的预处理方式，可 得到材料的退火奥氏体，提高材料塑性和韧度，步骤(4)的回火热处理 方式可得到珠光体结构，可提高疲劳寿命，减少了工件的加工余量，提高 了材料的利用率，热处理硬度的均匀性提高，缩短了生产周期，劳动成本 有了明显的降低。
该冲棒模具材料热处理方法，由于采用步骤(2)渗碳，可以使冲棒 模具材料表面获得高硬度、高耐磨性和高接触疲劳、弯曲疲劳强度，而心 部仍保持低碳钢良好的韧性和塑性，在渗碳过程中增加有预加热和预渗碳 工艺，使冲棒模具材料内外温度一致，又不破坏内部晶体机构，进而为下 一步的升温奠定基础，缩短加热时间，减少能耗；通过控制渗碳过程中的 温度以及渗碳时间，以获得平缓的碳浓度分布，减小由于渗碳热处理导致 的应力，有效提高冲棒模具材料表面的力学性能和耐磨性能；由于在步骤 (3)中采用淬火油淬火，可以使冲棒模具材料的外表面光亮性佳，能较 好地保持无氧化加热条件下工件表面的光亮性，油消耗小，工件清洁，具 有良好的冷却性能，防锈性，淬火后零件表面光洁，保证淬火材料所需的 表面硬度和特定的金相组织，同时也具有良好的热氧化安定性，能保持长期稳定的光亮性和极佳的冷却特性，具有很长的使用寿命。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得 的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：一种冲棒模具材料热处理方法，包括以下步骤：
(1)预热处理：将冲棒模具坯料放置于真空热处理炉内，将该炉温 升温并控制在830℃，保温4小时；将模块从炉内取出，通过急风速 冷，使模块温度冷却到700C，保温7h，最后将该真空热处理炉冷却至室 温；
(2)渗碳：将加工后的冲棒模具坯料放入可控气氛热处理炉中，经 过清洗烘干后在500C温度下预热，然后进入预渗碳阶段升温至840C保 温，接着第二次升温至900℃反应，炉气压力控制在200Pa，反应结束 后进行降温，并保温；
(3)淬火：将加工后的冲棒模具坯料放入热处理炉内，将该炉温升 温至1150℃，保温20分钟，然后将冲棒模具坯料投入淬火油中淬火；
(4)回火：将冲棒模具坯料放置于热处理炉内，将该炉升温至 170℃，保温3小时，然后将该炉冷却至室温；
(5)抛丸清理。
进一步的，所述步骤(1)中需通入保护气氛，保护气氛的通入量为： 4.8×炉子体积/小时
进一步的，所述保护气氛为甲醇、氮气或氩气中的一种。
进一步的，所述步骤(2)中第二次升温过程分为强渗阶段和扩散阶 段，强渗阶段的温度控制在905℃，扩散阶段的温度控制在870℃，所 述强渗阶段的渗碳时间为240min，所述扩散阶段的扩散时间为55min。
进一步的，所述步骤(4)中的热处理炉为真空回火炉。
实施例2：一种冲棒模具材料热处理方法，包括以下步骤：
(1)预热处理：将冲棒模具坯料放置于真空热处理炉内，将该炉温 升温并控制在850℃，保温6小时；将模块从炉内取出，通过急风速 冷，使模块温度冷却到725C，保温8h，最后将该真空热处理炉冷却至室 温；
(2)渗碳：将加工后的冲棒模具坯料放入可控气氛热处理炉中，经 过清洗烘干后在525℃温度下预热，然后进入预渗碳阶段升温至860C保 温，接着第二次升温至915℃反应，炉气压力控制在300Pa，反应结束 后进行降温，并保温；
(3)淬火：将加工后的冲棒模具坯料放入热处理炉内，将该炉温升 温至1100℃，保温20分钟，然后将冲棒模具坯料投入淬火油中淬火；
(4)回火：将冲棒模具坯料放置于热处理炉内，将该炉升温至 140℃，保温2小时，然后将该炉冷却至室温；
(5)抛丸清理。
进一步的，所述步骤(1)中需通入保护气氛，保护气氛的通入量为： 4.6×炉子体积/小时
进一步的，所述保护气氛为甲醇、氮气或氩气中的一种。
进一步的，所述步骤(2)中第二次升温过程分为强渗阶段和扩散阶 段，强渗阶段的温度控制在900℃，扩散阶段的温度控制在860℃，所 述强渗阶段的渗碳时间为220min，所述扩散阶段的扩散时间为40min。
进一步的，所述步骤(4)中的热处理炉为真空回火炉。
实施例3：一种冲棒模具材料热处理方法，包括以下步骤：
(1)预热处理：将冲棒模具坯料放置于真空热处理炉内，将该炉温 升温并控制在870℃，保温8小时；将模块从炉内取出，通过急风速 冷，使模块温度冷却到750℃，保温9h，最后将该真空热处理炉冷却至 室温；
(2)渗碳：将加工后的冲棒模具坯料放入可控气氛热处理炉中，经 过清洗烘干后在550℃温度下预热，然后进入预渗碳阶段升温至880℃ 保温，接着第二次升温至930℃反应，炉气压力控制在500Pa，反应结 束后进行降温，并保温；
(3)淬火：将加工后的冲棒模具坯料放入热处理炉内，将该炉温升 温至1200℃，保温20分钟，然后将冲棒模具坯料投入淬火油中淬火；
(4)回火：将冲棒模具坯料放置于热处理炉内，将该炉升温至 1200℃，保温4小时，然后将该炉冷却至室温；
(5)抛丸清理。
进一步的，所述步骤(1)中需通入保护气氛，保护气氛的通入量为：5 ×炉子体积/小时。
进一步的，所述保护气氛为甲醇、氮气或氩气中的一种。
进一步的，所述步骤(2)中第二次升温过程分为强渗阶段和扩散阶 段，强渗阶段的温度控制在910℃，扩散阶段的温度控制在880℃，所 述强渗阶段的渗碳时间为260min，所述扩散阶段的扩散时间为70min。
进一步的，所述步骤(4)中的热处理炉为真空回火炉。
Claims (5)
1.一种冲棒模具材料热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预热处理：将冲棒模具坯料放置于真空热处理炉内，将该炉温升温并控制在830℃-870℃，保温4-8小时；将模块从炉内取出，通过急风速冷，使模块温度冷却到700～750℃，保温7-9h，最后将该真空热处理炉冷却至室温；
(2)渗碳：将加工后的冲棒模具坯料放入可控气氛热处理炉中，经过清洗烘干后在500～550℃温度下预热，然后进入预渗碳阶段升温至840～880℃保温，接着第二次升温至900～930℃反应，炉气压力控制在200～500Pa，反应结束后进行降温，并保温；
(3)淬火：将加工后的冲棒模具坯料放入热处理炉内，将该炉温升温至1100℃-1200℃，保温20分钟，然后将冲棒模具坯料投入淬火油中淬火；
(4)回火：将冲棒模具坯料放置于热处理炉内，将该炉升温至140℃～200℃，保温2～4小时，然后将该炉冷却至室温；
(5)抛丸清理。
2.根据权利要求1所述的一种冲棒模具材料热处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中需通入保护气氛，保护气氛的通入量为：4.6～5×炉子体积/小时。
3.根据权利要求2所述的一种冲棒模具材料热处理方法，其特征在于，所述保护气氛为甲醇、氮气或氩气中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种冲棒模具材料热处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中第二次升温过程分为强渗阶段和扩散阶段，强渗阶段的温度控制在900～910℃，扩散阶段的温度控制在860～880℃，所述强渗阶段的渗碳时间为220～260min，所述扩散阶段的扩散时间为40～70min。
5.根据权利要求1所述的一种冲棒模具材料热处理方法，其特征在于，所述步骤(4)中的热处理炉为真空回火炉。
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