一种中碳铬钼钒系热作模具钢的组织微细化预处理工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种中碳铬钼钒系热作模具钢的组织微细化预处理工艺，该工艺的具体步骤如下：A、高温固溶处理：工件以≤100℃/h升温至800～850℃后保温30～40s/mm，保温结束全功率升温至950～1050℃均温，按60～80s/mm保温后快冷至工件表面最终返温温度不超过400℃；B、时效球化处理：工件以50～80℃/h升温至600～700℃后保温90～100s/mm，保温结束以80～100℃/h升温至760～820℃后保温140～150s/mm，按20～30℃/h的速度随炉冷至600～700℃后保温140～150S/mm，最后以30～50℃/h随炉冷至500℃出炉空冷。本发明提供了一种改善带状组织偏析、减少亚共晶碳化物和网状碳化物数量、获得细小均匀的球化退火组织的中碳铬钼钒系热作模具钢的组织微细化预处理工艺。
【专利说明】一种中碳铬钼钒系热作模具钢的组织微细化预处理工艺
[0001]
【技术领域】
本发明属于热作模具钢生产【技术领域】，涉及一种中碳铬钥钒系热作模具钢的组织微细化预处理工艺。
[0002]
【背景技术】
热作模具钢主要用于制造对高温状态的金属进行热成型的模具，如热挤压模、压铸模、热剪切模等。这类模具在工作中既受复杂应力的作用、又受到温度变化的影响，其工作条件差、失效形式复杂、综合性能要求高。因此，为了满足工况使用要求，要求模具材料应具有良好的抗热疲劳性、耐磨性、红硬性和高的韧性和塑性、小的热膨胀和良好的导热性等优异的力学性能和使用性能。钢的组织对材料的力学性能和使用性能的影响至关重要，尤其对热作模具钢而言，退火组织均匀性、带状组织的偏析程度、网状碳化物的大小、形态及分布情况，均对热作模具钢的热强性、冲击韧性和稳定性等有极大影响。中合金铬钥钒系热作模具钢是热作模具钢领域应用最为广泛的钢种，如1.2343、1.2344、1.2367等，具有良好的强韧性配合、同时保持较高的热疲劳抗力和热稳定型等优异的综合力学性能。能够承受高温拉、压、冲击作用，同时还可承受高温磨损、氧化及激冷激热周期性温度变化等作用。但是该类钢含有较高的Cr、Mo、V等合金元素，属于过共析钢，钢液在凝固过程中容易产生选分结晶，产生比较严重的成分偏析。在铸锭的个别区域，特别是最后凝固的中心区域，碳及合金元素富集到共晶成分，出现少量不平衡的亚稳定共晶碳化物及锻后冷却缓慢沿晶析出分布的二次网状碳化物。目前常规的预处理方法为工件随炉升温至850~900°C保温1+lmin/mm，然后随炉冷至750±20°C保温2+lmin/mm，最后随炉冷至500°C出炉空冷，对改善带状偏析和亚共晶碳化物和二次网状碳化物的溶解没有明显的效果。
[0003]
【发明内容】
本发明目的在于克服上述现有技术中的不足提供一种改善带状组织偏析、减少亚共晶碳化物和网状碳化物数量、获得细小均匀的球化退火组织的中碳铬钥钒系热作模具钢的组织微细化预处理工艺。
[0004]本发明的技术方案是这样实现的:一种中碳铬钥钒系热作模具钢的组织微细化预处理工艺，该工艺的具体步骤如下:
A、高温固溶处理:工件以≤100C/h升温至800~850°C后保温30~40 s/mm，保温结束全功率升温至950~1050°C均温，按60~80 s/mm保温后快冷至工件表面最终返温温度不超过400°C ；
B、时效球化处理:工件以50~80°C/h升温至600~700°C后保温90~100s/mm，保温结束以80~100°C /h升温至760~820°C后保温140~150s/mm，按20~30°C /h的速度随炉冷至600~700°C后保温140~150s/mm，最后以30~50°C /h随炉冷至500°C出炉空冷。
[0005]一种中碳铬钥钒系热作模具钢的组织微细化预处理工艺，型号为1.2343压铸模具，尺寸规格为250mmX710mmX2500mm，工件在台车式燃气炉中加热，以80°C /h升温至830°C后保温40s/mm，保温结束全功率升温至980°C均温，按70s/mm保温后快冷至工件表面最终返温温度不超过400°C ;随后将工件以60°C /h升温至680°C后保温lOOs/mm，保温结束以80°C /h升温至780°C后保温140s/mm，按30°C /h的速度随炉冷至680°C后保温140s/mm，最后以50°C /h随炉冷至500°C出炉空冷。
[0006]一种中碳铬钥钒系热作模具钢的组织微细化预处理工艺，型号为1.2344连轧管机用限动芯棒，尺寸规格为Φ 300mmX 10500mm，工件在台车式燃气炉中加热，以100°C/h升温至840°C后保温30s/mm，保温结束全功率升温至1030°C均温，按80s/mm保温后快冷至工件表面最终返温温度不超过400°C ;随后将工件以50°C /h升温至660°C后保温90s/mm，保温结束以80°C /h升温至760°C后保温150s/mm，按25V /h的速度随炉冷至660°C后保温150s/mm，最后以40°C /h随炉冷至500°C出炉空冷。
[0007]一种中碳铬钥钒系热作模具钢的组织微细化预处理工艺，型号为1.2367铜挤压模具，规格为Φ 400mmX 5000mm,工件在台车式燃气炉中加热，以60°C /h升温至850后保温30s/mm，保温结束全功率升温至1050°C均温，按80s/mm保温后快冷至工件表面最终返温温度不超过400°C ;随后将工件以60°C /h升温至660°C后保温lOOs/mm，保温结束以100°C /h升温至760°C后保温150s/mm,按30°C /h的速度随炉冷至660°C后保温150s/mm,最后以500C /h随炉冷至500°C出炉空冷。
[0008]本发明的技术方案产生的积极效果如下:工件以60~100°C /h升温至800~850°C后保温30~40s/mm，保温结束全功率升温至950~1050°C均温，按60~80 s/mm保温后快冷至工件表面最终返温温度不超过400°C。通过在800~850°C的保温，减少工件内外温度差，从而减少工件中的应力和变形。随后全功率升温，以加大钢在加热转变时的过热度，获得较好的晶粒细化效果，在高温阶段保温，合金碳化物最大限度的固溶在奥氏体中，后续通过快速冷却，避免碳化物析出。控制表面温度不高于400°C，确保工件心部获得极细的索氏体组织。其次工件以50~80°C /h升温至600~700°C后保温90~100s/mm，保温结束以80~100°C /h升温至760~820°C后均温、按140~150s/mm保温后以20~30°C /h的速度随炉冷至600~700°C，在此温度保温140~150s/mm，最后以30~50°C /h随炉冷至500°C出炉空冷。通过在600~700°C保温，钒的碳化物在基体呈点状弥散析出，再通过760~820°C长时间等温球化，铬的碳化物呈球状或点状均匀弥散析出，从而获得细小均匀的球化退火组织。
[0009]本发明的预处理工艺改善了带状组织偏析、减少亚共晶碳化物和网状碳化物数量，同时获得了细小均匀的球化退火组织。
【具体实施方式】
[0010]下面以具体实施例说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此。
[0011]实施例一
一种中碳铬钥钒系热作模具钢的组织微细化预处理工艺，型号为1.2343压铸模具，尺寸规格为250mm (厚度)X710mm (宽度)X2500mm (长度)，工件在台车式燃气炉中加热，以800C /h升温至830°C后保温40s/mm，保温结束全功率升温至980°C均温，按70s/mm保温后快冷至工件表面最终返温温度不超过400°C。
[0012]随后将工件以60°C /h升温至680°C后保温100s/mm，保温结束以80°C /h升温至780°C后保温140s/mm，按30°C /h的速度随炉冷至680°C后保温140s/mm，最后以50°C /h随炉冷至500°C出炉空冷。
[0013]按照北美压铸协会优质模具钢及压铸模热处理验收规范NADCA#207_2006图谱检测退火组织为AS4，按照德国热作工具钢显微检验SEP1614-1996图谱检测带状组织为SA2。无碳化物液析和网状碳化物。
[0014]实施例二
一种中碳铬钥钒系热作模具钢的组织微细化预处理工艺，型号为1.2344连轧管机用限动芯棒，Φ 300mmX 10500mm,工件在台车式燃气炉中加热，以100°C /h升温至840°C后保温30s/mm，保温结束全功率升温至1030°C均温，按80s/mm保温后快冷至工件表面最终返温温度不超过400°C。
[0015]随后将工件以50°C /h升温至660°C后保温90s/mm，保温结束以80°C /h升温至760°C后保温150s/mm，按25°C /h的速度随炉冷至660°C后保温150s/mm，最后以40°C /h随炉冷至500°C出炉空冷。
[0016]按照北美压铸协会优质模具钢及压铸模热处理验收规范NADCA#207_2006图谱检测退火组织为AS3，按照德国热作工具钢显微检验SEP1614-1996图谱检测带状组织为SB2。无碳化物液析和网状碳化物。
[0017]实施例三
一种中碳铬钥钒系热作模具钢的组织微细化预处理工艺，型号为1.2367铜挤压模具，规格为Φ 400mmX 5000mm，工件在台车式燃气炉中加热，以60°C /h升温至850后保温30s/mm,保温结束全功率升温至1050°C均温，按80s/mm保温后快冷至工件表面最终返温温度不超过400°C。
[0018]随后将工件以60°C /h升温至660°C后保温100s/mm，保温结束以100°C /h升温至760°C后保温150s/mm，按30°C /h的速度随炉冷至660°C后保温150s/mm，最后以50°C /h随炉冷至500°C出炉空冷。
[0019]按照北美压铸协会优质模具钢及压铸模热处理验收规范NADCA#207_2006图谱检测退火组织为AS1，按照德国热作工具钢显微检验SEP1614-1996图谱检测带状组织为SB2，无碳化物液析和网状碳化物。
【权利要求】
1.一种中碳铬钥钒系热作模具钢的组织微细化预处理工艺，其特征在于:该工艺的具体步骤如下: A、高温固溶处理:工件以 100C/h升温至800~850°C后保温30~40 s/mm，保温结束全功率升温至950~1050°C均温，按60~80 s/mm保温后快冷至工件表面最终返温温度不超过400°C ； B、时效球化处理:工件以50~80°C/h升温至600~700°C后保温90~100s/mm，保温结束以80~100°C /h升温至760~820°C后保温140~150s/mm，按20~30°C /h的速度随炉冷至600~700°C后保温140~150s/mm，最后以30~50°C /h随炉冷至500°C出炉空冷。
2.根据权利要求1所述的一种中碳铬钥钒系热作模具钢的组织微细化预处理工艺，其特征在于:一种中碳铬钥钒系热作模具钢的组织微细化预处理工艺，型号为1.2343压铸模具，尺寸规格为250mmX 710mmX 2500mm，工件在台车式燃气炉中加热，以80°C /h升温至830°C后保温40s/mm，保温结束全功率升温至980°C均温，按70s/mm保温后快冷至工件表面最终返温温度不超过400°C ;随后将工件以60°C /h升温至680°C后保温lOOs/mm，保温结束以80°C /h升温至780°C后保温140s/mm，按30°C /h的速度随炉冷至680°C后保温140s/mm，最后以50°C /h随炉冷至500°C出炉空冷。
3.根据权利要求1所述的一种中碳铬钥钒系热作模具钢的组织微细化预处理工艺，其特征在于:一种中碳铬钥钒系热作模具钢的组织微细化预处理工艺，型号为1.2344连轧管机用限动芯棒，尺寸规格为Φ 300mmX 10500mm,工件在台车式燃气炉中加热，以100°C /h升温至840°C后保温30s/mm， 保温结束全功率升温至1030°C均温，按80s/mm保温后快冷至工件表面最终返温温度不超过400°C ;随后将工件以50°C /h升温至660°C后保温90s/mm，保温结束以80°C /h升温至760°C后保温150s/mm，按25V /h的速度随炉冷至660°C后保温150s/mm，最后以40°C /h随炉冷至500°C出炉空冷。
4.根据权利要求1所述的一种中碳铬钥钒系热作模具钢的组织微细化预处理工艺，其特征在于:一种中碳铬钥钒系热作模具钢的组织微细化预处理工艺，型号为1.2367铜挤压模具，规格为Φ 400mmX 5000mm，工件在台车式燃气炉中加热，以60°C /h升温至850后保温30s/mm,保温结束全功率升温至1050°C均温，按80s/mm保温后快冷至工件表面最终返温温度不超过400°C ;随后将工件以60°C /h升温至660°C后保温lOOs/mm，保温结束以100°C /h升温至760°C后保温150s/mm,按30°C /h的速度随炉冷至660°C后保温150s/mm,最后以500C /h随炉冷至500°C出炉空冷。
【文档编号】C21D6/00GK104178612SQ201410348125
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】周许, 王兴旺, 孙振环, 陈俸军, 宛农 申请人:中原特钢股份有限公司