一种工模具钢的盐浴热处理方法与流程

文档序号:15457655发布日期:2018-09-15 01:35

本发明涉及一种工模具钢的盐浴热处理方法,属于工模具钢盐浴退火方法领域。



背景技术:

工模具钢(高速钢和模具钢)因具有高硬度、高耐磨性等优点,主要用于制造铣刀、刨齿刀、车刀、麻花钻等复杂切削工具,以及冷作模具、热作模具、塑料模具等精密成型模具,是高端装备制造业的重要基础材料。

随着工模具大型化和精密化,对工模具材料的质量提出了日益严格的要求。工模具钢在制备过程中,易存在冷却速度缓慢、不同部位冷却速度差异大等问题,导致工模具材料组织粗化及不均匀、晶粒尺寸不均一,这一问题对于大规格工模具钢产品尤为明显。工模具钢组织不均匀,直接导致工模具钢性能不均匀,冷/热加工性能下降,冲击韧性恶化。

围绕工模具钢组织均匀性问题,现有改善手段主要包括:采用粉末冶金技术,利用雾化合金粉末和热等静压,提高材料组织致密性和均匀性;改变钢液凝固冷却速度或变质处理,影响铸锭结晶过程,改善碳化物分布;采用压力加工技术,利用流变应力破碎分离碳化物,同时利用动态回复再结晶,细化晶粒组织。上述手段多集中在与初生碳化物分布、尺寸相关的组织均匀性问题,而对于二次碳化物、晶粒均匀性等组织均匀问题则无能为力。

二次碳化物、晶粒尺寸及均匀性与退火过程紧密有关。限于传热方式、传热速率等原因,现有真空退火、电退火等退火技术常存在冷却速率慢、冷却不均匀等问题,特别对大规格材尤为明显,对工模具材料性能产生严重影响。此外,与其他合金钢相比,工模具钢存在牌号多、成分复杂、批量小等特点,不同牌号材料成分差异大、临界相变温度差异明显,给常规退火工艺参数调控带来了很大挑战。

在高品质工模具钢制备过程中,特别是制备大规格的工模具材料,如何提高退火组织及性能均匀性,一直是未能有效解决的重要技术问题。



技术实现要素:

技术问题:本发明的目的在于提供一种工模具钢的盐浴热处理方法,可提高工模具钢组织质量及晶粒均匀性,解决了工模具钢特别是大规格材退火组织不均匀、加工及使用性能不佳的问题,得到了高均匀性工模具钢盐。

技术方案:本发明提供了一种工模具钢的盐浴热处理方法,该方法包括以下步骤:

1)高温盐浴:将工模具钢置于840~920℃盐浴中保温,使工模具钢温度均匀;

2)等温盐浴:将步骤1)高温盐浴后的工模具钢置于710~780℃盐浴中等温处理;

3)空冷:将步骤2)等温盐浴后的工模具钢空冷至室温,得到组织均匀的工模具钢。

其中:

步骤1)和步骤2)所用盐浴中使用的熔盐为BaCl2、NaCl、KCl、CaCl2中的二元熔盐组合或多元熔盐组合。

所述的二元熔盐组合中两种熔盐的质量比为1~3:1~3;所述的三元熔盐组合中三种熔盐的质量比为1~3:1~3:3~5;所述的四元熔盐组合中三种熔盐的质量比为1~3:1~3:2~4:2~4。

步骤1)所述的盐浴中保温的时长为15min~3h。

步骤2)所述的盐浴中等温处理的时长为2h~6h。

所述的高温盐浴的温度每提高20~30℃或高温盐浴的时间每延长30~60min,则等温盐浴温度降低5~15℃且延长等温盐浴时间30~90min。

有益效果:与现有技术相比,本发明具有以下优势:

1、本发明通过采用高温盐浴和等温盐浴组合,实现对退火温度及冷却速度的有效控制,克服了传统退火工艺冷速较慢、不均匀的问题;

2、通过采用BaCl2+NaCl复合熔盐,控制其配比为1:1,有效提高其700~900℃温度范围内的导热性,改善了工模具钢加热、冷却过程的温度及组织均匀性;

3、控制高温盐浴温度及时间,并据此调控等温盐浴温度及时间,实现高温盐浴-等温盐浴的联动调控,有效控制退火过程二次碳化物析出及铁素体晶粒的尺寸及均一性;

4、本发明提供的盐浴处理方法,不仅解决了传统退火工艺存在加热氧化、冷速较慢且不均匀的问题,同时通过联动调控高温和等温盐浴温度及时间,有效调控退火组织均匀性,提高工模具钢组织及晶粒均匀性,改善工模具钢加工及使用性能,满足了高品质工模具材料特别是大规格产品的组织及质量要求。

具体实施方式

本发明涉及一种工模具钢的盐浴热处理方法,具体涉及一种工模具钢的盐浴退火方法,可提高材料退火组织质量和性能,该方法的主要改进点体现在:采用高温盐浴和等温盐浴复合处理,通过高温盐浴与等温盐浴联动调控,有效控制退火组织转变,保证了工模具钢组织质量。

以下结合具体实施例对本发明的生产工艺进行详细说明。

实施例1:

一种对工模具钢的盐浴热处理方法,包括如下步骤:

(1)将M42工模具钢置于NaCl+BaCl2二元熔盐(NaCl:BaCl2质量比为1:3)进行高温盐浴处理,盐浴温度840℃,加热时间2h;

(2)快速将步骤(1)高温盐浴后的M42工模具钢置于CaCl2+NaCl二元熔盐(CaCl2:NaCl=3:1)进行等温盐浴处理,盐浴温度为780℃,等温2h;

(3)将步骤(2)等温盐浴后的M42工模具钢从盐浴取出,空冷至室温得到高组织均匀的M42工模具钢。

实施例2:

一种对工模具钢的盐浴热处理方法,包括如下步骤:

(1)将M42工模具钢置于NaCl+KCl+BaCl2三元熔盐(NaCl:KCl:BaCl2质量比为2:3:5)进行高温盐浴处理,盐浴温度860℃,加热时间2h;

(2)快速将步骤(1)高温盐浴后的M42工模具钢置于BaCl2+NaCl+KCl三元熔盐(BaCl2:NaCl:KCl质量比为2:2:4)进行等温盐浴处理,盐浴温度为775℃,等温2.5h;

(3)将步骤(2)等温盐浴后的M42工模具钢从盐浴取出,空冷至室温得到高组织均匀的M42工模具钢。

实施例3:

一种对工模具钢的盐浴热处理方法,包括如下步骤:

(1)将M42工模具钢置于BaCl2+NaCl二元熔盐(BaCl2:NaCl质量比为3:1)进行高温盐浴处理,盐浴温度840℃,加热时间3h;

(2)快速将步骤(1)高温盐浴后的M42工模具钢置于CaCl2+NaCl二元熔盐(NaCl:CaCl2质量比为1:3)进行等温盐浴处理,盐浴温度为770℃,等温3h;

(3)将步骤(2)等温盐浴后的M42工模具钢从盐浴取出,空冷至室温得到高组织均匀的M42工模具钢。

实施例4:

一种对工模具钢的盐浴热处理方法,包括如下步骤:

(1)将M42工模具钢置于NaCl+KCl+BaCl2+CaCl2四元熔盐(NaCl:KCl:BaCl2:CaCl2质量比为2:2:3:3)进行高温盐浴处理,盐浴温度920℃,加热时间15min;

(2)快速将步骤(1)高温盐浴后的M42工模具钢置于NaCl+KCl+BaCl2+CaCl2四元熔盐(NaCl:KCl:BaCl2:CaCl2质量比为2:2:3:3)进行等温盐浴处理,盐浴温度为750℃,等温4h;

(3)将步骤(2)等温盐浴后的M42工模具钢从盐浴取出,空冷至室温得到高组织均匀的M42工模具钢。

实施例5:

一种对工模具钢的盐浴热处理方法,包括如下步骤:

(1)将M42工模具钢置于NaCl+BaCl2+CaCl2+三元熔盐(NaCl:BaCl2:CaCl2质量比为2:3:5)进行高温盐浴处理,盐浴温度920℃,加热时间75min;

(2)快速将步骤(1)高温盐浴后的M42工模具钢置于NaCl+KCl+BaCl2+CaCl2四元熔盐(NaCl:KCl:BaCl2:CaCl2质量比为2:2:3:3)进行等温盐浴处理,盐浴温度为735℃,等温5h;

(3)将步骤(2)等温盐浴后的M42工模具钢从盐浴取出,空冷至室温得到高组织均匀的M42工模具钢。

实施例6:

一种对工模具钢的盐浴热处理方法,包括如下步骤:

(1)将M35工模具钢置于BaCl2+NaCl二元熔盐(BaCl2:NaCl质量比为3:1)进行高温盐浴处理,盐浴温度840℃,加热时间2h;

(2)快速将步骤(1)高温盐浴后的M35工模具钢置于NaCl+CaCl2二元熔盐(NaCl:CaCl2质量比为1:3)进行等温盐浴处理,盐浴温度为760℃,等温2h;

(3)将步骤(2)等温盐浴后的M35工模具钢从盐浴取出,空冷至室温得到高组织均匀的M42工模具钢。

实施例7:

一种对工模具钢的盐浴热处理方法,包括如下步骤:

(1)将M35工模具钢置于NaCl+KCl+BaCl2三元熔盐(NaCl:KCl:BaCl2质量比为2:3:5)进行高温盐浴处理,盐浴温度870℃,加热时间2h;

(2)快速将步骤(1)高温盐浴后的M35工模具钢置于BaCl2+NaCl+KCl三元熔盐(BaCl2:NaCl:KCl质量比为2:2:4)进行等温盐浴处理,盐浴温度为745℃,等温3.5h;

(3)将步骤(2)等温盐浴后的M35工模具钢从盐浴取出,空冷至室温得到高组织均匀的M35工模具钢。

实施例8:

一种对工模具钢的盐浴热处理方法,包括如下步骤:

(1)将M35工模具钢置于BaCl2+NaCl二元熔盐(BaCl2:NaCl质量比为3:1)进行高温盐浴处理,盐浴温度840℃,加热时间3h;

(2)快速将步骤(1)高温盐浴后的M35工模具钢置于NaCl+CaCl2二元熔盐(NaCl:CaCl2质量比1:3)进行等温盐浴处理,盐浴温度为755℃,等温2.5h;

(3)将步骤(2)等温盐浴后的M35工模具钢从盐浴取出,空冷至室温得到高组织均匀的M35工模具钢。

实施例9:

一种对工模具钢的盐浴热处理方法,包括如下步骤:

(1)将M35工模具钢置于NaCl+KCl+BaCl2+CaCl2四元熔盐(NaCl:KCl:BaCl2:CaCl2质量比为2:2:3:3)进行高温盐浴处理,盐浴温度920℃,加热时间15min;

(2)快速将步骤(1)高温盐浴后的M35工模具钢置于NaCl+KCl+BaCl2+CaCl2四元熔盐(NaCl:KCl:BaCl2:CaCl2质量比为2:2:3:3)进行等温盐浴处理,盐浴温度为725℃,等温4h;

(3)将步骤(2)等温盐浴后的M35工模具钢从盐浴取出,空冷至室温得到高组织均匀的M35工模具钢。

实施例10:

一种对工模具钢的盐浴热处理方法,包括如下步骤:

(1)将M35工模具钢置于BaCl2+NaCl+CaCl2三元熔盐(BaCl2:NaCl:CaCl2质量比为3:2:5)进行高温盐浴处理,盐浴温度920℃,加热时间75min;

(2)快速将步骤(1)高温盐浴后的M35工模具钢置于NaCl+KCl+BaCl2+CaCl2四元熔盐(NaCl:KCl:BaCl2:CaCl2质量比为2:2:3:3)进行等温盐浴处理,盐浴温度为710℃,等温5h;

(3)将步骤(2)等温盐浴后的M35工模具钢从盐浴取出,空冷至室温得到高组织均匀的M35工模具钢。

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