专利名称：中合金镍系冷作模具钢软化处理方法
技术领域：
本发明涉及冶金行业模具钢的软化处理方法，尤其是指冷作模具钢的软化处理方法。
背景技术：
模具钢是特殊的合金钢，按用途来分，一般可分为热作模具钢、冷作模具钢和塑料模具钢。中合金镍系冷作模具钢(主要化学成分的含量范围是碳0.40％-0.55％；镍3.50％-4.50％；铬1.10％-1.70％；钼0.10％-0.50％；硅0.10％-0.50％；磷≤0.030％；硫≤0.030％)是冷作模具钢中具有较好的使用性能的材料，具有良好的强韧性和图案花纹刻蚀性能以及优良的切削机加工性能，常被用作不锈钢冷成形模具材料(例如不锈钢餐具等高级生活不锈钢用具以及精密不锈钢零部件)。
为满足钢铁用户(机械设备制造商)的机加工要求，冶金生产厂(钢铁制造商)生产的中合金镍系冷作模具钢，基本上采用“锻压机热加工成材——软化处理”的生产工艺，也就是说，该模具钢锻材需进行退火处理，将模具钢成品的硬度降到HB220～HB270(以获得良好机加工切削性能)。
目前，冶金生产厂家在中合金镍系冷作模具钢软化处理时，均采用传统的软化退火处理方法首先将锻造成形后的模具钢钢材在余热状态下放入600～650℃的退火炉中，保温2～3小时(使得锻造成形后的锻材在这个温度区间内保持锻材表面至心部的温度均匀)；然后按照80～100℃/h的升温速度，将钢材加热至750～770℃保温8～12小时(使得锻造成形后的锻材获得奥氏体和铁素体的混合组织，为随后的软化创造组织条件)；随后将锻材炉冷却至670～690℃，保温60小时(由于中合金镍系冷作模具钢具有奥氏体相当稳定、难分解的特点，所以需要耗时60个小时才能得到平衡组织，锻材硬度才能下降到HB250-HB270，达到软化要求)，出炉冷却至室温(使得奥氏体向珠光体转变从而能获得珠光体+铁素体的平衡组织，降低锻材的硬度，达到材料软化的目的)。显而易见，传统的软化退火处理方法，虽然可以将材料硬度软化至HB250～HB270，但是软化处理时间长，生产效率低，冶金制造成本高。
发明内容
本发明开发一种中合金镍系冷作模具钢软化处理方法，它利用该模具钢在锻压机热加工成材时的终锻温度、冷却控制，使材料获得有利于转变成索氏体组织的上贝氏体和下贝氏体的混合组织，具有模具钢软化时间短、效率高的特点，解决了中合金镍系冷作模具钢软化处理时间长的问题，提高了生产效率，大大降低冶金制造的生产成本，满足用户要求和市场需要。
本发明开发的中合金镍系冷作模具钢软化处理方法，其特征在于第一，锻压机热加工成材时，终锻温度控制在850～890℃(可以使得材料获得完全的奥氏体组织，为后面的组织转变创造条件)；第二，将锻造热加工成形的模具钢锻材在空气中自然冷却至室温，并放置2～4h(可以使得材料的原始奥氏体组织基本转变为上贝氏体和下贝氏体的混合组织)；第三，将锻材移入加热炉中，以70～100℃/h的升温速度加热至660～680℃温度，保温30小时(使得材料的显微组织从原来的上贝氏体和下贝氏体的混合组织转变成索氏体组织，由于上贝氏体和下贝氏体的混合组织转变时间较短，仅需30个小时便能转变为一种索氏体组织，这种索氏体组织的形成使得材料的硬度下降到HB240-HB270，)，使得材料的硬度下降到HB240-HB270(达到了材料软化的目的)；第四，将锻材移出加热炉后，空冷至室温，获得良好的机加工切削性能。
和现有技术相比，本发明具有下列优点1、软化处理简单合理，工艺操作过程便捷，可操作性强；2、加热设备要求低，在最高加热温度700℃的加热炉中也能进行软化处理；3、生产时间(周期)短，生产率高，大大降低了冶金制造成本；4、模具钢成品的显微组织为细小索氏体组织，制造的模具钢产品性能更优异，使用寿命更长。
具体实施方案某钢铁公司实施本发明专利，对中合金镍系冷作模具钢锻材进行软化处理，以4％Ni-Cr锻材(该模具钢的化学成分为碳0.40％-0.50％；硅0.10％-0.40％；锰0.15％-0.45％；铬1.20％-1.50％；钼0.15％-0.35％；镍3.80％-4.30％；磷≤0.030％；硫≤0.030％)为例第一，锻压机热加工成材时，终锻温度控制在870～890℃；第二，将锻造热加工成形的模具钢锻材，在空气中自然冷却至室温，并放置3～4h；第三，将锻材移入加热炉中，以90℃/h的升温速度加热至660～680℃温度保温30小时；第四，将材料移出炉后空冷至室温。软化处理的4％Ni-Cr锻材，时间缩短50％，物理硬度检测(见表1)达到HB240-HB270的标准要求。
实施本发明专利软化处理中合金镍系冷作模具钢，具有工艺简单、生产组织便捷、冶金制造成本低的特点，与传统的传统的软化退火处理方法，具有模具钢软化时间短、效率高的特点，解决了中合金镍系冷作模具钢软化处理时间长的问题，软化处理时间缩短50％，生产效率大幅提高，大大降低冶金制造的生产成本，且钢的机加工切削性能优，满足用户要求和市场需要，经济效益显著。
软化硬度-时间对应表表1
权利要求
1.中合金镍系冷作模具钢软化处理方法，其特征在于第一，锻压机热加工成材时，终锻温度控制在850～890℃；第二，将锻造热加工成形的模具钢锻材在空气中自然冷却至室温，并放置2～4h；第三，将锻材移入加热炉中，以70～100℃/h的升温速度加热至660～680℃温度，保温30小时，使得材料的硬度下降到HB240-HB270；第四，锻材移出加热炉后，空冷至室温。
全文摘要
中合金镍系冷作模具钢软化处理方法，用于模具钢锻材的退火软化。其特征在于锻压机热加工成材时，终锻温度870℃，以获得奥氏体组织；锻材自然冷却至室温，并放置2～4h，使原始奥氏体组织转变为上贝氏体和下贝氏体的混合组织；锻材以90℃/h的速度加热至670℃保温30小时，使混合组织转变成索氏体组织，达到软化目的；锻材出加热炉，空冷至室温。实施本发明软化处理的中合金镍系冷作模具钢4％Ni－Cr锻材，时间缩短50％，硬度检测值＜HB270。本发明具有工艺简单、生产组织便捷、冶金制造成本低的特点，软化时间短、效率高，解决了中合金镍系冷作模具钢软化处理时间长的问题，降低了冶金制造成本，且钢的机加工切削性能优良，满足用户要求和市场需要，经济效益显著。
文档编号C21D8/00GK1614038SQ20041006686
公开日2005年5月11日 申请日期2004年9月29日 优先权日2004年9月29日
发明者续维 申请人:宝钢集团上海五钢有限公司