一种确定718H预硬性塑料模具钢回火温度的方法与流程

本发明涉及金属材料热处理领域，特别是涉及一种确定718h预硬性塑料模具钢回火温度的方法。

背景技术：

预硬型塑料模具钢因其加工后不需要再进行后续热处理，可避免由此引起模具的脱碳、开裂、变形等质量问题而被广泛应用，在模具钢市场上占据比较大的份额。718h预硬型塑料模具钢淬透性好，性能优异，主要用于制造大尺寸、长寿命、高档次的塑料模具。由于该钢的高使用性能要求，除了要保证极高的冶金质量之外，对其热轧和热处理生产工艺也必须严格控制，以获得均匀、稳定的显微组织和硬度。现国内生产的预硬性718h塑料模具钢，技术要求为：rp0.2≥900mpa，rm≥1050mpa，aku(室温)≥20j，硬度值范围在32～37hrc，且硬度值均匀，截面hrc之差小于3hrc。但根据现有热处理工艺，回火温度和硬度值关系却没有明确对应。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种确定718h预硬性塑料模具钢回火温度的方法，能够达到硬度及力学性能的技术要求。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种确定718h预硬型塑料模具钢回火温度的方法，包括以下步骤：

(1)使用热膨胀法测量718h预硬型塑料模具钢的ac1和ac3点温度，以制定后续的热处理温度范围，为了实验结果的准备性，选取5～15种不同冷却速度，得到5～15组ac1、ac3点，取均值；

(2)将随需热处理的钢材粗加工成标准u型冲击试样、标准拉伸试样和硬度测试试样；

(3)将已加工好的试样分别以80～120℃/h的升温速率升温至870℃±20℃，保温1～3h并空冷至室温，进行组织超细化处理；

(4)将经过超细化处理的试样以80～120℃/h的升温速率升温至860℃±20℃，保温0.5～2h后水空交替冷却至室温，水温是20～30℃；

(5)利用现有技术确定回火温度范围是500～650℃；

(6)将经过(3)处理后的试样分别在确定的回火温度范围内选取5～10个回火温度点，然后回火并保温1～3h再油冷至室温；

(7)将回火后的试样分别精加工成标准的u型冲击试样、标准拉伸试样和硬度测试试样，在室温下检测冲击值、拉伸值和硬度值；

(8)绘制回火温度和冲击值、拉伸值及硬度值之间的关系，通过实际需求的力学性能选取最合适的回火温度。

所述的确定718h预硬型塑料模具钢回火温度的方法，优选的，在确定的回火温度500～650℃范围内选取7个回火温度点，分别为500、530、560、580、600、620和650℃。

所述的确定718h预硬型塑料模具钢回火温度的方法，标准u型冲击试样尺寸为10mm×10mm×55mm，拉伸试样尺寸参照国标gb228-2002，每个硬度测试试样选取10个点进行平均洛氏硬度测试；所有试样均取横向及纵向试样，并观察不同取样方向对钢性能的影响。

所述的确定718h预硬型塑料模具钢回火温度的方法，水空交替冷却的具体工艺过程如下，水冷10～60min，空冷1～20min，两者交替进行。

所述的确定718h预硬型塑料模具钢回火温度的方法，为满足硬度值及力学性能要求，该材料的回火参数是540～580℃保温2小时。

本发明的优点及有益效果是：

1、本发明将经过超细化的处理的试样经过淬火工艺以后，在多个不同的温度回火，回火后检测回火温度和冲击值、拉伸值及硬度值之间的关系，根据其对应的关系选取最合适的回火处理工艺，使其达到技术要求。根据结果可以确定，随着回火温度的升高，强度呈现逐渐递减的趋势，室温u型冲击性能逐渐升高，硬度值较为均匀，且随着温度的升高硬度值逐渐减小，横向和纵向取样，试样的力学性能差值较小，即等向性较好。

2、为了满足硬度值及力学性能要求，该材料的最佳回火参数是540～580℃保温2小时。利用该回火工艺，可以使材料同时满足硬度和力学性能的双重要求，对热处理工艺制度的制定和提高产品档次具有非常重要的意义。

附图说明

图1是回火温度与室温冲击功的关系图(分横向和纵向试样)；横坐标temperature代表温度(℃)，纵坐标charpyuabsorbedenergy代表夏比u型试样冲击功(j)。图中，曲线1：transverseimpactproperty为横向冲击功，曲线2：longitudinallyimpactproperty为纵向冲击功。

图2是回火温度与拉伸性能的关系图(分横向和纵向试样)；横坐标temperature代表温度(℃)，纵坐标strength代表强度(mpa)，纵坐标elongation代表延伸率(％)、shrinkage代表断面收缩率(％)。图中，曲线1：longitudinallyyieldstrengh为纵向屈服强度，曲线2：longitudinallytensilestrengh为纵向抗拉强度，曲线3：transverseyieldstrengh为横向屈服强度，曲线4：transversetensilestrengh为横向抗拉强度，曲线5：transversesectionshrinkage为横向断面收缩率，曲线6：transversesectionelongation为横向延伸率，曲线7：longitudinallysectionshrinkage为纵向断面收缩率，曲线8：longitudinallysectionelongation为纵向延伸率。

图3是回火温度与硬度值的关系图(分横向和纵向试样)；横坐标temperature代表温度(℃)，纵坐标hardness代表硬度(hrc)。图中，曲线1：longitudinallyhardness为纵向硬度，曲线2：transversehardness为横向硬度。

图4是不同回火温度对应的硬度值分布的关系图(分横向和纵向试样)；横坐标samplinglocation代表取样点，纵坐标hardness代表硬度(hrc)。

具体实施方式

在具体实施过程中，本发明确定718h预硬性塑料模具钢回火温度的方法，将需要热处理的钢材粗加工成标准u型冲击试样、拉伸试样；分割后的钢材以100℃/h的升温速率加热至870℃，保温2h并空冷至室温，进行组织超细化处理；随后以同等加热速率加热至860℃，保温1h后水空交替冷至室温，水温是25℃；经上述处理后试样分别在确定的回火温度范围内(利用现有技术确定回火温度范围是500～650℃)选取7个回火温度点，然后回火并保温2h再油冷至室温；将回火后的试样分别精加工成标准的u型冲击试样和标准拉伸试样，在室温下检测冲击值、拉伸值和硬度值；绘制回火温度和冲击值、拉伸值及硬度值之间的关系，通过综合需求的力学性能选取最合适的回火温度。

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例

请参阅图1、图2、图3和图4，本实施例确定718h预硬型塑料模具钢回火温度的方法，包括以下步骤：

(1)使用热膨胀法测量718h预硬型塑料模具钢的ac1和ac3点温度，以制定后续的热处理温度范围，为了实验结果的准备性，选取10种不同冷却速度，得到10组ac1、ac3点，取均值，如表1所示；

表1为不同奥氏体冷却速度下测量的ac1及ac3点：

(2)将随需热处理的钢材粗加工成3个标准u型冲击试样、3个标准拉伸试样；

(3)将已加工好的试样分别以100℃/h的升温速率升温至870℃，保温2h并空冷至室温，进行组织超细化处理；

(4)将经过超细化处理的试样以100℃/h的升温速率升温至860℃，保温1h后水空交替冷却至室温，水温是25℃；

其中，水空交替冷却的具体工艺过程如下：水冷40min，空冷5min，两者交替进行。

(5)利用现有技术确定回火温度范围是500～650℃；

(6)将经过(3)处理后的试样分别在500℃、530℃、560℃、580℃、600℃、620℃和650℃回火并保温2h再油冷至室温；

(7)将回火后的试样分别精加工成标准的u型冲击试样u型冲击试样、标准拉伸试样和硬度测试试样，在室温下检测冲击值、拉伸值和硬度值；标准冲击试样尺寸为10mm×10mm×55mm，拉伸试样尺寸参照国标gb228-2002；硬度值每个试样选取10个点进行平均洛氏硬度测试；所有试样均取横向及纵向试样，并观察不同取样方向对钢性能的影响，见图1、图2、图3。

(8)绘制回火温度和冲击值、拉伸值及硬度值之间的关系如表2、图4所示，根据结果可以确定，随着回火温度的升高，强度呈现逐渐递减的趋势，室温u型冲击性能逐渐升高，硬度值较为均匀，且随着温度的升高硬度值逐渐减小，横向和纵向取样，试样的力学性能差值较小，即等向性较好；为满足硬度值及力学性能要求，该材料的最佳回火参数是540～580℃保温2小时。

表2是不同回火温度下材料的性能结果：

实施例结果表明，本发明确定718h预硬型塑料模具钢回火温度的方法，通过上述方式，能够得到718h预硬型塑料模具钢的后续调质工艺，满足该钢种硬度及力学性能的要求。