CN115637370A

CN115637370A - 一种火焰淬火用冷作模具钢

Info

Publication number: CN115637370A
Application number: CN202211361698.0A
Authority: CN
Inventors: 陈锋; 郑静静
Original assignee: Wuxi Lisanlong Metal Products Co ltd
Current assignee: Wuxi Lisanlong Metal Products Co ltd
Priority date: 2022-11-02
Filing date: 2022-11-02
Publication date: 2023-01-24

Abstract

本发明公开了一种火焰淬火用冷作模具钢，其工艺步骤为对熔炼获得的胚料进行第一次固溶，固溶完成后将配料立即投入回火炉进行第一次退火作业随后立即转移出回火炉并立即进行第二次固溶作业，完成第二次固溶作业后送入中频电炉熔炼至熔融态，随后进行造型浇铸，最后进行表面处理、第二次退火处理、精细数控加工和表面火焰淬火处理，其合金成分为0.90～1％C、0.30～0.45％Si、0.70～1.30％Mn、0.30～0.55％Cr、Mo＜0.8％、V＜0.7％、P＜0.04％、S＜0.04％，其余为Fe，本发明的优点在于采用含碳量更高的合金钢材，具备更强的结构刚性，同时在加工过程中进行了两次固溶作业，局部降低了模具钢表面的含碳量，使其表面获得了局部韧性和可加工性能。

Description

一种火焰淬火用冷作模具钢

技术领域

本发明涉及一种模具钢，具体地说，是一种火焰淬火用冷作模具钢。

背景技术

模具材料及毛坯成形工艺是影响汽车模具质量、成本和制造周期的关键因素，而模具材料及其镶块毛坯的成形工艺又影响着模具的加工工艺。目前，广泛应用于制造汽车覆盖件冲裁模的传统锻造Cr12MoV模具钢、T10 以及锻造空冷钢镶块存在着许多问题：锻造模具镶块工序复杂，形状落差小，加工余量大，加工工时长，材料利用率低(30～50％)，极不适应现代快速成形数控加工中心对模具材料的要求；锻造Cr12MoV和T10模具镶块必须采用整体淬火，容易产生变形，增加了模具加工和研磨工序，延长模具制造周期；另外，整体淬火锻造模具镶块容易产生裂纹，其修复性能较差，导致模具产生废品。

为避免这一问题，我们需要一种适应整体表面火焰淬火工艺的冷作模具钢。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种火焰淬火用冷作模具钢。

技术方案：本发明所述一种火焰淬火用冷作模具钢，采用以下工艺步骤制造：

S1、备料，并采用变频熔炼炉对原料进行熔炼；

S2、对熔炼获得的胚料进行第一次固溶，固溶完成后将配料立即投入回火炉进行第一次退火作业；

S3、将完成第一次退火作业的胚料在高温状态下立即转移出回火炉并立即进行第二次固溶作业；

S4、完成第二次固溶作业后送入中频电炉熔炼至熔融态，随后进行造型浇铸；

S5、对造型浇铸成型的模具钢进行表面处理；

S6、将表面处理完成的模具钢进行第二次退火处理，第二次退火处理完成后进行表面的精细数控加工；

S7、对完成精细数控加工的冷作模具钢表面进行表面火焰淬火处理，从而完成整体加工流程；

其中，该冷作模具钢包括以下合金成分：0.90～1％C、0.30～0.45％Si、 0.70～1.30％Mn、0.30～0.55％Cr、Mo＜0.8％、V＜0.7％、P＜0.04％、S＜ 0.04％，其余为Fe。

作为优选的，S2中，第一次退火作业采用中温退火，回火温度设定为 305～500℃。

作为优选的，S6中，第二次退火处理采用球化退火热处理，球化退火工艺参数为：高温保温温度为800～860℃，保温时间2～6小时；低温保温温度650～740℃，保温时间4～8小时。

作为优选的，S2中，第一次固溶作业的参数为加热至1010℃。

作为优选的，S3中，第二次固溶作业的参数为加热至1200℃。

作为优选的，S7中，表面火焰淬火处理采用高压乙炔氧喷枪对完成精细数控加工的冷作模具钢表面的刃面、薄片、拐点等细小结构处进行精细表面火焰淬火。

本发明相比于现有技术具有以下有益效果：(1)采用含碳量更高的合金钢材，具备更强的结构刚性；

(2)在加工过程中进行了两次固溶作业，局部降低了模具钢表面的含碳量，使其表面获得了局部韧性和可加工性能；

(3)火焰表面淬火适用于单件或小批生产、表面要求硬而耐磨，并能承受冲击载荷的大型中碳钢和中碳合金钢件，对完成精细数控加工的冷作模具钢表面进行表面火焰淬火处理有可以提高进行过固溶处理的模具钢表面最表层的刚性。

具体实施方式

下面将对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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通讯连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介的间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

实施例1：一种火焰淬火用冷作模具钢，采用以下工艺步骤制造：

S1、备料，并采用变频熔炼炉对原料进行熔炼；

S5、对造型浇铸成型的模具钢进行表面处理；

实施例2：一种火焰淬火用冷作模具钢，采用以下工艺步骤制造：

S1、备料，并采用变频熔炼炉对原料进行熔炼；

S2、对熔炼获得的胚料进行第一次固溶，第一次固溶作业的参数为加热至1010℃，固溶完成后将配料立即投入回火炉进行第一次退火作业，第一次退火作业采用中温退火，回火温度设定为305～500℃；

S3、将完成第一次退火作业的胚料在高温状态下立即转移出回火炉并立即进行第二次固溶作业，第二次固溶作业的参数为加热至1200℃；

S5、对造型浇铸成型的模具钢进行表面处理；

S6、将表面处理完成的模具钢进行第二次退火处理，第二次退火处理完成后进行表面的精细数控加工，第二次退火处理采用球化退火热处理，球化退火工艺参数为：高温保温温度为800～860℃，保温时间2～6小时；低温保温温度650～740℃，保温时间4～8小时；

S7、对完成精细数控加工的冷作模具钢表面进行表面火焰淬火处理，表面火焰淬火处理采用高压乙炔氧喷枪对完成精细数控加工的冷作模具钢表面的刃面、薄片、拐点等细小结构处进行精细表面火焰淬火，从而完成整体加工流程；

这一技术方案的优点在于采用含碳量更高的合金钢材，具备更强的结构刚性；在加工过程中进行了两次固溶作业，局部降低了模具钢表面的含碳量，使其表面获得了局部韧性和可加工性能；火焰表面淬火适用于单件或小批生产、表面要求硬而耐磨，并能承受冲击载荷的大型中碳钢和中碳合金钢件，对完成精细数控加工的冷作模具钢表面进行表面火焰淬火处理有可以提高进行过固溶处理的模具钢表面最表层的刚性。

固溶作业具体来说就是将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的工艺称固溶热处理，采用这种处理方法可以将模具钢表面的碳以固溶体的形式渗出，从而局部降低高碳钢的碳含量；球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织，S6中采用球化退火热处理可以使经过固溶作业的模具钢表面的碳含量分布更为均匀，从而保证其强度分布也更为均匀。

为检测该火焰淬火用冷作模具钢的力学性能，需要测试其抗拉强度、延伸率(％)、冲击韧性和硬度，具体表征数据如下表所示。

材质种类	抗拉强度	延伸率％	冲击韧性J/cm<sup>2</sup>(A<sub>K</sub>)	硬度
					传统锻造空冷钢	870	12.8	162.1	20.3
实施例2	973	13.1	187.2	22.7

由上表可见，采用实施例2制备的冷作模具钢相比于传统的传统锻造空冷钢其力学性能均有显著的提升

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。

而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任意一个或者多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种火焰淬火用冷作模具钢，其特征在于：采用以下工艺步骤制造：

S1、备料，并采用变频熔炼炉对原料进行熔炼；

S5、对造型浇铸成型的模具钢进行表面处理；

其中，该冷作模具钢包括以下合金成分：0.90～1％C、0.30～0.45％Si、0.70～1.30％Mn、0.30～0.55％Cr、Mo＜0.8％、V＜0.7％、P＜0.04％、S＜0.04％，其余为Fe。

2.根据权利要求1所述的一种火焰淬火用冷作模具钢，其特征在于：S2中，第一次退火作业采用中温退火，回火温度设定为305～500℃。

3.根据权利要求1所述的一种火焰淬火用冷作模具钢，其特征在于：S6中，第二次退火处理采用球化退火热处理，球化退火工艺参数为：高温保温温度为800～860℃，保温时间2～6小时；低温保温温度650～740℃，保温时间4～8小时。

4.根据权利要求1所述的一种火焰淬火用冷作模具钢，其特征在于：S2中，第一次固溶作业的参数为加热至1010℃。

5.根据权利要求1所述的一种火焰淬火用冷作模具钢，其特征在于：S3中，第二次固溶作业的参数为加热至1200℃。

6.根据权利要求1所述的一种火焰淬火用冷作模具钢，其特征在于：S7中，表面火焰淬火处理采用高压乙炔氧喷枪对完成精细数控加工的冷作模具钢表面的刃面、薄片、拐点等细小结构处进行精细表面火焰淬火。