CN114150114B - 一种焊管模具钢的改进热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种焊管模具钢的改进热处理方法，其特征在于：1)固溶处理，把工件放置在炉体内随炉升温，预热两次；2)高温回火处理，工件随炉升温，保温4‑6小时后，采用空气冷却至常温；3)细化处理，经过高温回火处理后，以120‑150℃/小时的速度缓慢升温至800‑850℃预热，升温至960℃±10℃；4)真空油淬处理，经细化处理的工件随炉升温，经450‑650℃和800‑850℃两次预热后，再以200‑220℃/小时的速度升至1030℃±10℃；5)超深冷处理，经过淬火处理后，降温至负150℃‑负180℃保温2.5小时后取出；6)在炉中以160℃±10℃的温度保温5‑6小时后冷却至常温，完成低温回火处理；7)重复第6)步低温回火处理。具有产品硬度和强度高、防止造成工件拉伤及变形等特点。

Description

一种焊管模具钢的改进热处理方法
技术领域
本发明涉及一种焊管模具钢的热处理方法，特别是涉及一种焊管模具钢的改进热处理方法，适用于制造锻造冷作模具钢产品。属于重型工业热处理技术领域。
背景技术
目前，模具一般选用Cr12MoV优质模具钢作为原料，经高精密数控机械加工和真空气淬加硬化处理后，制成硬度为63-65HRC模具钢，适用于生产不锈钢、铜或铝型材，也可用于生产高频焊管。现有热处理工艺技术存在局限性，制作出来的模具在生产不锈钢管过程中，存在如下问题：(1)容易造成模具压塌，产品产生拉伤、起皱、指甲纹和鱼鳞纹。(2)容易产生变形，例如：圆管失圆、型面不规则等。因此需要提高焊管模具钢锻件的硬度和强度，使制管成型顺畅，稳定性好，制管效率高，钢管不产生拉伤和指甲纹等现象。
发明内容
本发明的目的，是为了解决现有热处理工艺制造的模具钢锻件存在硬度和耐磨性不足、在生产不锈钢管过程中容易造成工件表面缺陷及变形等问题，提供一种焊管模具钢的改进热处理方法，具有模具硬度和耐磨性高、生产的不锈钢管过程中不容易产生工件表面缺陷及变形等突出的实质性特点和显著进步。
本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种焊管模具钢的改进热处理方法，其特征在于包括如下步骤：
1)固溶处理，把工件放置在炉体内随炉升温，先升温至450-650℃，然后升温至800-850℃，预热两次；再以200-220℃/小时的速度升温至1130℃±10℃，保温1.5-2小时，然后将工件放置在60-100℃的热油中淬火，完成固溶处理；
2)高温回火处理，经过第1)步固溶处理的工件随炉升温，具体是以200-220℃/小时的速度升温至760℃，保温4-6小时后，采用空气冷却至常温，完成高温回火处理；
3)细化处理，经过第2)步高温回火处理的工件，以120-150℃/小时的速度缓慢升温至800-850℃预热，然后以200-220℃/小时的速度升温至960℃±10℃，保温1.5-2小时后，再将工件放置在60-100℃的热油中淬火，完成细化处理；
4)真空油淬处理，经过第3)步细化处理的工件随炉升温，经450-650℃和800-850℃两次预热后，再以200-220℃/小时的速度升温至1030℃±10℃，保温1.5-2小时，然后将工件放置在60-100℃热油中淬火；淬火时间和搅拌速度根据工件装炉量和工件大小确定，如装炉量350-450Kg的条件下，对于≤20Kg/件的工件，快速搅拌8分钟+中速搅拌10分钟；对于80-120Kg/件的工件，快速搅拌8分钟+中速搅拌10分钟+慢速搅拌10分钟；完成淬火处理；
5)超深冷处理，经过第4)步淬火处理的工件，放置在冷冻箱内降温至负150℃-负180℃保温2.5小时后取出，完成超深冷处理；
6)低温回火处理，经过第5)步超深冷处理的工件，放置在炉中以160℃±10℃的温度保温5-6小时后，采用空气冷却至常温，完成一次低温回火处理；
7)重复第6)步所述的低温回火处理一次，完成焊管模具钢热处理流程。
本发明的目的还可以通过采取如下技术方案达到：
进一步地，步骤1)固溶处理中，把工件放置在炉体内随炉升温，先升温至500-600℃，然后升温至815-835℃，预热两次；再以205-215℃/小时的速度升温至1130℃±10℃，保温1.5-2小时，然后在70-90℃的热油中淬火，完成固溶处理。
进一步地，步骤2)高温回火处理中，经过第1)步固溶处理的工件随炉升温，具体是以205 215℃/小时的速度升温至760℃，保温4-6小时后，采用空气冷却至常温，完成高温回火处理。
进一步地，步骤3)细化处理中，经过第2)步高温回火处理的工件，以130-140℃/小时的速度缓慢升温至815-835℃预热，然后以205-215℃/小时的速度升温至960℃±10℃，保温1.5-2小时后，再在60-100℃的热油中淬火，完成细化处理。
进一步地，步骤4)所述真空油淬处理中，经过第3)步细化处理的工件随炉升温，经500-600℃和815-835℃两次预热后，再以205-215℃/小时的速度升温至1030℃±10℃，保温1.5-2小时，然后在60-100℃热油中淬火；完成淬火处理。
进一步地，步骤5)超深冷处理中，经过第4)步淬火处理的工件，放置在冷冻箱内降温至负150℃-负180℃保温2.5小时后取出，完成超深冷处理。
进一步地，步骤6)所述低温回火处理，是指经过第5)步超深冷处理的工件，放置在炉中以160℃±10℃的温度保温5、5.5或6小时后，采用空气冷却至常温，完成一次低温回火处理；然后再将工件放置在炉中以160℃±10℃的温度保温5、5.5或6小时后，采用空气冷却至常温，完成二次低温回火处理。
本发明具有如下突出的实质性效果和进步：
1、本发明经过1)固溶处理、2)高温回火处理、3)细化处理、4)真空油淬处理、5)超深冷处理和6)低温回火处理六个工艺流程，在固溶处理中，把工件放置在炉体内随炉升温预热两次；再快速升温至1130℃±10℃并保温1.5-2小时后在60-100℃的热油中淬火；在高温回火处理中，将经过固溶处理的工件随炉升温至760℃并保温4-6小时后，采用空气冷却至常温；在细化处理中，将经过高温回火处理的工件缓慢升温至800-850℃预热后快速升温至960℃±10℃并保温1.5-2小时后，将工件放置在60-100℃的热油中淬火；在淬火处理中，将经过细化处理的工件随炉升温两次预热后快速升温至1030℃±10℃并保温1.5-2小时后将工件放置在60-100℃热油中淬火；在超深冷处理，将经过淬火处理的工件放置在冷冻箱内降温至负150℃-负180℃保温2.5小时后取出；因此能够解决现有技术的热处理工艺制造的模具钢锻件存在硬度和强度低、在生产不锈钢管过程中容易造成工件拉伤及变形等问题，具有硬度和强度高、在生产不锈钢管过程中不容易造成工件拉伤及变形等突出的实质性特点和显著技术进步。
2、本发明在淬火前增加固溶细化热处理，可以细化钢中的网状碳化物，改善碳化物形态和粒度，使碳化物分布均匀、粒度细小、圆整，同时可以使钢基体组织晶粒超细化，提高钢的性能。降低深冷温度，使残余奥氏体转变更加充分。
3、本发明通过提高淬火介质的温度，即通过采用60-100℃的热油作为淬火介质，在工件不开裂的前提下，减少了变形，保证了工件的性能。
4、本发明涉及的工艺流程环环相扣、紧密结合，使工件的性能尤其是硬度，得到了很明显的提高，能够满足使用要求。
附图说明
图1是本发明方法处理的产品的横向金相组织100×示意图。
图2是本发明方法处理的产品的横向金相组织500×示意图。
图3是本发明方法处理的产品的纵向金相组织100×示意图。
图4是本发明方法处理的产品的纵向金相组织500×示意图。
图5是现有方法处理的产品的横向金相组织100×示意图。
图6是现有方法处理的产品的横向金相组织500×示意图。
图7是现有方法处理的产品的纵向金相组织100×示意图。
图8是现有方法处理的产品的纵向金相组织500×示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例来进一步说明。
具体实施例1：
本实施设置了固溶细化处理工艺，消除粗大的网状和块状碳化物，细化基体晶粒，使材料硬度，耐磨性能满足使用要求。
本实施例涉及的工艺流程如下：
1)固溶处理：将锻件随炉升温，经600℃，850℃两次预热，以≤220℃/小时的速度升温至1130℃±10℃，保温1.5小时后在100℃热油中淬火；
2)高温回火处理：经过步骤1)固溶处理的锻件随炉升温以≤220℃/小时的速度升温至760℃保温5小时空冷；
3)细化处理：经过步骤2)处理的锻件以≤150℃/小时的速度缓慢升温，在800℃预热2小时，以≤220℃/小时的速度升温至960℃±10℃，保温2小时，60℃油温淬火；
4)真空油淬处理：经过步骤3)处理的锻件随炉升温，经650℃，850℃两次预热，以≤220℃/小时的速度升温至1030℃±10℃，保温1.5小时后在80℃热油中淬火；
5)超深冷处理：经过步骤4)处理的锻件在冷冻箱降至-150℃保温2.5小时后取出；
6)低温回火处理：经过步骤5)处理的锻件在炉中150℃保温5小时后空冷；
7)重复步骤6)一次，完成处理流程。
对本实施例处理的工件检验结果如下：
管压模工艺热处理后的金相和硬度结果如下表，各检测项目达到预期效果。
Figure BDA0003347706890000041
具体实施例2：
本具体实施例涉及的一种焊管模具钢的改进热处理方法，其特征在于包括如下步骤：
1)固溶处理，把工件放置在炉体内随炉升温，先升温至450-650℃，然后升温至800-850℃，预热两次；再以200-220℃中任一温度/小时的速度升温至1130℃±10℃，保温1.5-2小时，然后将工件放置在60-100℃的热油中淬火，完成固溶处理；
2)高温回火处理，经过第1)步固溶处理的工件随炉升温，具体是以200-220℃/小时的速度升温至760℃，保温4-6小时后，采用空气冷却至常温，完成高温回火处理；
3)细化处理，经过第2)步高温回火处理的工件，以120-150℃/小时的速度缓慢升温至800-850℃预热，然后以200-220℃/小时的速度升温至960℃±10℃，保温1.5-2小时后，再将工件放置在60-100℃的热油中淬火，完成细化处理；
4)真空油淬处理，经过第3)步细化处理的工件随炉升温，经450-650℃和800-850℃两次预热后，再以200-220℃/小时的速度升温至1030℃±10℃，保温1.5-2小时，然后将工件放置在60-100℃热油中淬火；淬火时间和搅拌速度根据装炉工件总重量和工件大小确定，如装炉工件总重量350-450Kg的条件下，对于≤20Kg/件的工件，快速搅拌8分钟+中速搅拌10分钟；对于80-120Kg/件的工件，快速搅拌8分钟+中速搅拌10分钟+慢速搅拌10分钟)，完成淬火处理；
5)超深冷处理，经过第4)步淬火处理的工件，放置在冷冻箱内降温至负150℃-负180℃保温2.5小时后取出，完成超深冷处理；
6)低温回火处理，经过第5)步超深冷处理的工件，放置在炉中以160℃±10℃的温度保温5-6小时后，采用空气冷却至常温，完成一次低温回火处理；
7)重复第6)步所述的低温回火处理一次，完成焊管模具钢热处理流程。
本实施例中：
进一步地，步骤1)固溶处理中，把工件放置在炉体内随炉升温，优选是先升温至500-600℃，然后升温至815-835℃，预热两次；再以205-215℃/小时的速度升温至1130℃±10℃，保温1.5-2小时，然后在70-90℃的热油中淬火，完成固溶处理。
进一步地，步骤2)高温回火处理中，经过第1)步固溶处理的工件随炉升温，优选是以205-215℃/小时的速度升温至760℃，保温4-6小时后，采用空气冷却至常温，完成高温回火处理。
进一步地，步骤3)细化处理中，经过第2)步高温回火处理的工件，优选是以130-140℃/小时的速度缓慢升温至815-835℃预热，然后以205-215℃/小时的速度升温至960℃±10℃，保温1.5-2小时后，再在60-100℃的热油中淬火，完成细化处理。
进一步地，步骤4)真空油淬处理中，经过第3)步细化处理的工件随炉升温，优选是经500-600℃和815-835℃两次预热后，再以205-215℃/小时的速度升温至1030℃±10℃，保温1.5-2小时，然后在60-100℃热油中淬火；淬火时间和搅拌速度根据装炉工件总重量和工件大小确定，如装炉工件总重量350-450Kg的条件下，对于≤20Kg/件的工件，快速搅拌8分钟+中速搅拌10分钟；对于80-120Kg/件的工件，快速搅拌8分钟+中速搅拌10分钟+慢速搅拌10分钟；完成淬火处理。
进一步地，步骤5)超深冷处理中，优选是经过第4)步淬火处理的工件，放置在冷冻箱内降温至负150℃-负180℃保温2.5小时后取出，完成超深冷处理。
其他具体实施例：
本发明其他具体实施例的特点是：
在固溶处理中，把工件放置在炉体内随炉升温，先升温至500℃、550℃或600℃，然后升温至815℃、825℃或835℃，预热两次；再以205℃、210℃或215℃/小时的速度升至1130℃±10℃，保温1.5-2小时，然后在70℃-90℃中任一温度的热油中淬火；在热油中淬火，需要控制淬火时间和搅拌速度，淬火时间和搅拌速度根据装炉工件总重量和工件大小确定，具体是：装炉工件总重量350-450Kg的条件下，
对于≤20Kg/件的工件，快速搅拌6-10分钟+中速搅拌8-12分钟；
对于80-120Kg/件的工件，快速搅拌6-10分钟+中速搅拌8-12分钟+慢速搅拌8-12分钟；完成固溶处理。
高温回火处理中，经过固溶处理的工件随炉升温，具体是以205℃-215℃中任一温度/小时的速度升至760℃，保温4-6小时后，采用空气冷却至常温，完成高温回火处理。
细化处理中，经过高温回火处理的工件，以130-140℃/小时的速度缓慢升温至815-835℃预热，然后以205-215℃/小时的速度升至960℃±10℃，保温1.5-2小时后，再在60-100℃的热油中淬火；在热油中淬火，需要控制淬火时间和搅拌速度，淬火时间和搅拌速度根据装炉工件总重量和工件大小确定，具体是：装炉工件总重量350-450Kg的条件下，
对于≤20Kg/件的工件，快速搅拌6-10分钟+中速搅拌8-12分钟；
对于80-120Kg/件的工件，快速搅拌6-10分钟+中速搅拌8-12分钟+慢速搅拌8-12分钟；完成细化处理；
进行真空油淬处理时，需要控制淬火时间和搅拌速度，淬火时间和搅拌速度根据装炉工件总重量和工件大小确定，具体是：装炉工件总重量350-450Kg的条件下，
对于≤20Kg/件的工件，快速搅拌6-10分钟+中速搅拌8-12分钟；
对于80-120Kg/件的工件，快速搅拌6-10分钟+中速搅拌8-12分钟+慢速搅拌8-12分钟。
超深冷处理中，经过第4)步淬火处理的工件，放置在冷冻箱内降温至-150℃至-180℃中任一温度，或者放置在冷冻箱内降温至-150℃、-160℃、-170℃或-180℃，保温2.5小时后取出，完成超深冷处理。
低温回火处理中，经过第5)步超深冷处理的工件，放置在炉中以160℃±10℃的温度保温5-6小时后，采用空气冷却至常温，完成一次低温回火处理；然后再将工件放置在炉中以160℃±10℃的温度保温5-6小时后，采用空气冷却至常温，完成二次低温回火处理，完成焊管模具钢热处理流程。
本发明方法处理完成的焊管模具钢是常用的Cr12MoV冷作模具钢，或者制成硬度为63-65HRC模具钢。其硬度及耐磨性能满足使用要求，具有硬度和耐磨性高、在生产不锈钢管过程中不容易造成工件表面缺陷及变形等突出的实质性特点和显著技术进步。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受实施例的限制，其它任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、组合、替代、简化均应为等效替换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种焊管模具钢的改进热处理方法，其特征在于包括如下步骤：
1)固溶处理，把工件放置在炉体内随炉升温，先升温至450-650℃，然后升温至800-850℃，预热两次；再以200-220℃/小时的速度升温至1130℃±10℃，保温1.5-2小时，然后将工件放置在60-100℃的热油中淬火，完成固溶处理；
2)高温回火处理，经过第1)步固溶处理的工件随炉升温，具体是以200-220℃/小时的速度升至760℃，保温4-6小时后，采用空气冷却至常温，完成高温回火处理；
3)细化处理，经过第2)步高温回火处理的工件，以120-150℃/小时的速度缓慢升温至800-850℃预热，然后以200-220℃/小时的速度升温至960℃±10℃，保温1.5-2小时后，再将工件放置在60-100℃的热油中淬火，完成细化处理；
4)真空油淬处理，经过第3)步细化处理的工件随炉升温，经450-650℃和800-850℃两次预热后，再以200-220℃/小时的速度升温至1030℃±10℃，保温1.5-2小时，然后将工件放置在60-100℃热油中淬火，完成空油淬处理；
5)超深冷处理，经过第4)步淬火处理的工件，放置在冷冻箱内降温至负150℃-负180℃保温2.5小时后取出，完成超深冷处理；
6)低温回火处理，经过第5)步超深冷处理的工件，放置在炉中以160℃±10℃的温度保温5-6小时后，采用空气冷却至常温，完成一次低温回火处理；
7)重复第6)步所述的低温回火处理一次，完成焊管模具钢热处理流程。
2.根据权利要求1所述的一种焊管模具钢的改进热处理方法，其特征在于：
步骤1)所述固溶处理中，把工件放置在炉体内随炉升温，先升温至500-600℃，然后升温至815-835℃，预热两次；再以205-215℃/小时的速度升温至1130℃±10℃，保温1.5-2小时，然后在70-90℃的热油中淬火，完成固溶处理；
步骤2)所述高温回火处理中，经过第1)步固溶处理的工件随炉升温，具体是以205-215℃/小时的速度升温至760℃，保温4-6小时后，采用空气冷却至常温，完成高温回火处理；
步骤3)所述细化处理中，经过第2)步高温回火处理的工件，以130-140℃/小时的速度缓慢升温至815-835℃预热，然后以205-215℃/小时的速度升温至960℃±10℃，保温1.5-2小时后，再在60-100℃的热油中淬火，完成细化处理；
步骤4)真空油淬处理中，经过第3)步细化处理的工件随炉升温，经500-600℃和815-835℃两次预热后，再以205-215℃/小时的速度升温至1030℃±10℃，保温1.5-2小时，然后在60-100℃热油中淬火，完成真空油淬处理；
步骤5)所述超深冷处理中，经过第4)步淬火处理的工件，放置在冷冻箱内降温至-150℃至-180℃，保温2.5小时后取出，完成超深冷处理；
步骤6)所述低温回火处理，经过第5)步超深冷处理的工件，放置在炉中以160℃±10℃的温度保温5、5.5或6小时后，采用空气冷却至常温，完成一次低温回火处理；
然后再将工件放置在炉中以160℃±10℃的温度保温5、5.5或6小时后，采用空气冷却至常温，完成二次低温回火处理；完成焊管模具钢热处理流程。
3.根据权利要求2所述的一种焊管模具钢的改进热处理方法，其特征在于：在固溶处理中，把工件放置在炉体内随炉升温，先升温至500℃-600℃中任一温度，然后升温至815℃-835℃中任一温度，预热两次；再以205℃-215℃中任一温度/小时的速度升温至1130℃±10℃，保温1.5-2小时，然后在70℃-90℃中任一温度的热油中淬火；在热油中淬火，需要控制淬火时间和搅拌速度，淬火时间和搅拌速度根据装炉工件总重量和工件大小确定，具体是：装炉工件总重量350-450Kg的条件下，
对于≤20Kg/件的工件，快速搅拌6-10分钟+中速搅拌8-12分钟；
对于80-120Kg/件的工件，快速搅拌6-10分钟+中速搅拌8-12分钟+慢速搅拌8-12分钟；完成固溶处理。
4.根据权利要求2所述的一种焊管模具钢的改进热处理方法，其特征在于：高温回火处理中，经过固溶处理的工件随炉升温，具体是以205℃-215℃中任一温度/小时的速度升温至760℃，保温4-6小时后，采用空气冷却至常温，完成高温回火处理。
5.根据权利要求2所述的一种焊管模具钢的改进热处理方法，其特征在于：细化处理中，经过高温回火处理的工件，以130-140℃/小时的速度缓慢升温至815-835℃中预热，然后以205-215℃/小时的速度升温至960℃±10℃，保温1.5-2小时后，再在60-100℃的热油中淬火；在热油中淬火，需要控制淬火时间和搅拌速度，淬火时间和搅拌速度根据工件装炉总重量和工件大小确定，具体是：工件装炉总重量350-450Kg的条件下，
对于≤20Kg/件的工件，快速搅拌6-10分钟+中速搅拌8-12分钟；
对于80-120Kg/件的工件，快速搅拌6-10分钟+中速搅拌8-12分钟+慢速搅拌8-12分钟；完成细化处理。
6.根据权利要求2所述的一种焊管模具钢的改进热处理方法，其特征在于：进行真空油淬处理时，需要控制淬火时间和搅拌速度，淬火时间和搅拌速度根据工件装炉总重量和工件大小确定，具体是：工件装炉总重量350-450Kg的条件下，
对于≤20Kg/件的工件，快速搅拌6-10分钟+中速搅拌8-12分钟；
对于80-120Kg/件的工件，快速搅拌6-10分钟+中速搅拌8-12分钟+慢速搅拌8-12分钟。
7.根据权利要求2所述的一种焊管模具钢的改进热处理方法，其特征在于：超深冷处理中，经过第4)步淬火处理的工件，放置在冷冻箱内降温至-150℃至-180℃中任一温度，保温2.5小时后取出，完成超深冷处理。
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