专利名称:高碳高铬系模具钢复合强韧化处理工艺方法
本发明属于钢铁材料热处理工艺方法。
高碳高铬系模具钢以其高淬透性、高强度、高耐磨性而著称，被广泛用于制造大、中截面尺寸，重载荷的冷作模具。但这种钢含有相当数量的一次共晶碳化物。这种碳化物经热轧后一般呈带状不均匀分布，严重时呈堆积网状。即使经过再次锻造，其不均匀分布倾向却仍然存在，因此使钢的塑韧性较低，常常造成工模具在使用过程中崩刃，开裂和早期疲劳损坏，直接阻碍钢的高强度、高耐磨性的充分发挥。为了提高此类钢材的塑韧性，有人提出了新的强韧化方法。如杂志《金属热处理》一九八0年第七期所刊的“Cr12钢循环相变强韧化处理”(以下简称“循环处理”)及“热处理对Cr12MoV钢组织与强韧性的影响”(以下简称“组织与强韧性”)。“循环处理”一文虽从细化碳化物方面进行了工作，但工艺较复杂，同时碳化物的均布问题并未涉及。“组织与强韧性”一文基点是改善钢的基体组织，所涉及到的钢材，其碳化物分布基本均匀，对碳化物的影响特别是一次碳化物不均匀性的影响没有考虑。因此，造成此类钢低塑性性能的本质因素-碳化物的不均匀分布并未消除。
为了消除钢的低塑韧性隐患，有人对此类钢的碳化物的均布与细化做了研究。如杂志《金属热处理》一九八0年第五期所刊的“用锻造余热淬火细化工具钢中的碳化物”(以下简称“余热淬火”)及一九八一年第七期所刊的“细化Cr12MoV钢碳化物的锻热复合处理”(以下简称“复合处理”)。“余热淬火”一文提出“降低终锻温度至700℃”，显然这在生产中是难以实施的。“复合处理”一文提出在两次锻造中间增加一次高温固溶处理，按公知的理论此环节只有在能使钢中碳化物全部或大部溶解的条件下方能发挥效力。故此对于碳化物不均匀性的改善还是有限的。事实上两文对钢中高级别碳化物不均匀性(5～8级)的改善也并未涉及。
本发明针对上述问题作了改进。引进了高温形变热处理技术对高碳高铬系钢施行了一种多途径的复合强韧化工艺方法，使得高碳高铬系钢的强度和韧性同时获得大幅度提高。
本发明的要点是，以高温形变热处理和高温回火(加热温度可为740℃～760℃，加热保温时间可为2～3小时)作为工件毛坯的预先热处理工艺，以低温加热淬火(加热温度可为940℃～950℃)和低温加热回火(加热温度可为200℃～250℃)作为工件的最终热处理工艺。
高温形变热处理的形变方式可以是锻造(镦锻与拉伸)，也可以是辊轧。形变热处理工艺方法及工艺参数可根据原材料中碳化物的不均匀性程度来确定当原材料中碳化物不均匀性为1～3级时，可采用一次形变余热淬火处理。加热温度可为1120℃～1150℃，开始形变温度可为1000℃，终止形变温度可为850℃～870℃，终止形变后立即淬火。
当原材料中碳化物不均匀性为4～6级时，可采用两次循环形变余热淬火处理。第一次形变余热淬火，加热温度可为1100℃～1130℃，开始形变温度可为1050℃～1100℃，终止形变温度可为850℃～870℃，终止形变后立即淬火;第二次形变余热淬火，加热温度可为1050℃～1100℃，开始形变温度可为1000℃，终止形变温度可为850℃～870℃，终止形变后立即淬火。
当原材料中碳化物级别为7～8级时，可采用两次循环形变余热淬火加高温扩散固溶处理。高温扩散固溶处理可加在两次形变余热淬火中间，固溶处理加热温度可为1150℃～1170℃，保温时间可为0.5～1小时，出炉后立即淬火。两次循环形变余热淬火工艺方法与工艺参数是，第一次其加热温度可为1100℃～1130℃，开始形变温度可为1050℃～1100℃，终止形变温度可为850℃～870℃，终止形变后立即淬火;第二次其加热温度可为1050℃～1100℃，开始形变温度可为1000℃，终止形变温度可为850～870℃，终止形变后立即淬火。
本发明中所涉及到的形变余热淬火及高温扩散固溶处理淬火，其淬火冷却介质均可用油，工件毛坯出油的温度可为240℃～250℃，出油后可堆放缓冷。
高碳高铬系模具钢采用本发明的热处理工艺经处理后，可使钢中碳化物的不均匀分布级别下降3～4级，二次碳化物明显细化，碳化物颗粒的平均直径为0.2～0.5μm。使钢获得以位错马氏体为主体的隐晶组织。与常规工艺(锻造→球化处理→一次硬化法淬回火)相比较，使钢的抗弯强度提高50%～60%，冲击韧性值提高80%～90%，断裂韧性值提高30%～40%，裂纹萌生抗力指标提高4～5倍。
权利要求
1.高碳高铬系模具钢强韧化处理工艺方法，本发明的特征在于采用高温形变热处理和高温加热回火作为工件毛坯的预先热处理工艺，而采用低温加热淬火和低温加热回火作为工件的最终热处理工艺。
2.按权利要求
1所述的高碳高铬系模具钢强韧化处理工艺方法，其特征在于高温形变热处理的工艺方法及工艺参数要根据工件原材料中的碳化物的不均匀性来确定
当原材料中碳化物的不均匀性为1～3级时，采用一次形变余热淬火，其加热温度为1120℃～1150℃，开始形变温度为1000℃，终止形变温度为850℃～870℃，终止形变后立即淬火;
当原材料中碳化物的不均匀性为4～6级时，采用两次循环形变余热淬火。第一次，其加热温度为1100℃～1130℃，开始形变温度为1050℃～1100℃，终止形变温度为850℃～870℃，终止形变后立即淬火;第二次，其加热温度为1050℃～1100℃，开始形变温度为1000℃，终止形变温度为850℃～870℃，终止形变后立即淬火;
当原材料中碳化物的不均匀性为7～8级时，采用两次循环形变余热淬火加高温扩散固溶处理。高温扩散固溶处理加在两次形变余热淬火之间，其加热温度为1150℃～1170℃，加热时间为0.5～1小时，工件毛坯出炉后立即淬入油中冷却，冷至240℃～250℃时出油空冷。两次循环形变余热淬火的工艺参数是第一次，其加热温度为1100℃～1130℃，开始形变温度为1050℃～1100℃，终止形变温度为850℃～870℃，终止形变后立即淬火;第二次，其加热温度为1050℃～1100℃，开始形变温度为1000℃，终止形变温度为850℃～870℃，终止形变后立即淬火。所说的终止形变后立即淬火，是指工件毛坯终止形变后，立刻淬入油中冷却，冷至240℃～250℃时出油空冷。
3.按权利要求
1或2所述的高碳高铬系模具钢强韧化处理工艺方法，其特征在于所说的高温加热回火，其加热温度为740℃～760℃，加热时间为2～3小时;所说的低温加热淬火，其加热温度为940℃～950℃;所说的低温加热回火，其加热温度为200℃～250℃。
专利摘要
本发明属于钢铁材料热处理工艺方法，提供了高碳高铬系模具钢的复合强韧化处理工艺。采用高温形变热处理和高温加热回火作为工件毛坯的预先热处理工艺，采用低温加热淬火和低温加热回火作为工件的最终热处理工艺。高碳高铬系模具钢采用本发明工艺处理后，使钢中碳化物的不均匀分布级别下降3～4级，二次碳化物明显细化。使钢获得以位错马氏体为主体的隐晶组织，从而使钢的强度和韧性同时获得大幅度的提高。
文档编号C21D8/00GK85102387SQ85102387
公开日1986年4月10日 申请日期1985年4月1日
发明者谷臣清, 赵嗣龙 申请人:陕西机械学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan