专利名称：热作模具钢4Cr5MoSiV1的带状组织减轻或消除热处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热作模具钢4Cr5MoSiVl，尤其是涉及一种热作模具钢4Cr5MoSiVl的带状组织减轻或消除热处理工艺。
背景技术：
热作模具钢4Cr5MoSiVl，具有较好的耐热性、抗热疲劳性能及抗液态铝合金冲蚀的性能，被广泛应用于铝合金压铸模、精密铸造模具、热锻压冲头、热挤压模具、热剪切模具、热轧辊以及在各种冲击和极冷条件下工作的模具等，但是在热作模具钢4Cr5MoSiVl的制备过程中，钢液在冷却凝固过程中存在选择性结晶取向，易导致合金元素在枝晶间产生 偏析，在轧制过程中这些合金元素沿着轧制方向分布，在钢中产生铁素体——珠光体相间分布的带状组织，该带状组织的存在使钢材的力学性能具有方向性横向塑性韧性降低，切削性能和表面光洁度变差。采用此种材料的工件在工作过程中易沿着铁素体——珠光体两相的交界处开裂，缩短了工件的使用寿命，因此在生产过程中一般要求该带状组织不大于2级。目前，传统的热作模具钢带状组织减轻或消除工艺方法为高温扩散+正火。高温扩散需要在高温段长时间O 10小时)保温，极大地消耗了能源，同时奥氏体晶粒长大比较严重，导致材料使用性能显著降低。此外，经高温扩散处理后材料表面氧化比较严重。高温扩散后需要进行正火处理来细化晶粒，在增加生产成本的同时造成了一定程度上的工艺复杂性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可减轻或消除热作模具钢4Cr5MoSiVl中的带状组织，且工序简单、操作方便、降低能耗的热作模具钢4Cr5MoSiVl的带状组织减轻或消除热处理工艺。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种热作模具钢4Cr5MoSiVl的热处理工艺，具体步骤如下
(1)将4Cr5MoSiVl钢料置于常温真空热处理炉中，按200-220°C/h的升温速度加热到530-600°C，控制保温时间每毫米钢材厚度80-90s ；
(2)随后加热到830-850°C，控制保温时间每毫米钢材厚度60-90s；
(3)继续加热到1050-1070°C，控制保温时间每毫米钢材厚度70-90s；
(4)随后将真空热处理炉的炉温快速冷却到600-700°C，保温2-4h，空冷到室温；
(5)将4Cr5MoSiVl钢料放入回火炉中加热到580_600°C，保温2h，空冷到室温，即得到带状组织减轻或消除的热作模具钢4Cr5MoSiVl。与现有技术相比，本发明的优点在于本发明采用在530-600°C、830-85(TC分别保温处理，使钢材加热均匀化，抑制由于加热不均匀而引起的应力集中，改变了组织内部的热应力状态，同时在1050-1070°C保温处理，使得碳化物溶解的合金元素均匀化，造成晶粒长大倾向性减小，不需要再次热处理来细化晶粒，且高温段保温时间短，降低了能源消耗；随后的快速冷却，使得碳化物及合金元素保持均匀化，从而抑制了带状组织的出现；回火处理稳定了钢材既得组织，并且进一步消除了应力集中。此外，本发明操作工艺简单易行，具有一定的实用性。
图I为经传统工艺处理的热作模具钢4Cr5MoSiVl带状组织的微观图像；
图2为经本发明技术处理的4Cr5MoSiVl带状组织减轻的微观图像；
图3为经本发明技术处理的4Cr5MoSiVl带状组织基本消除的微观图像。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。实施例一
(1)将4Cr5MoSiVl钢料置于常温真空热处理炉中，按200°C/h的升温速度加热到530°C，控制保温时间每毫米钢材厚度80s ；
(2)随后加热到830°C，控制保温时间每毫米钢材厚度60s；
(3)继续加热到1050°C，控制保温时间每毫米钢材厚度70s；
(4)随后将真空热处理炉的炉温快速冷却到700°C，保温2h，空冷到室温；
(5)将4Cr5MoSiVl钢料放入回火炉中加热到580°C，保温2h，空冷到室温。在微观视图中带状组织得以减轻，如图2所示。实施例二
(1)将4Cr5MoSiVl钢料置于常温真空热处理炉中，按210°C/h的升温速度加热到560°C，控制保温时间每毫米钢材厚度85s ；
(2)随后加热到840°C，控制保温时间每毫米钢材厚度80s；
(3)继续加热到1065°C，控制保温时间每毫米钢材厚度80s；
(4)随后将真空热处理炉的炉温快速冷却到650°C，保温3h，空冷到室温；
(5)将4Cr5MoSiVl钢料放入回火炉中加热到590°C，保温2h，空冷到室温。在微观视图中带状组织基本未见，如图3所示。实施例三
(1)将4Cr5MoSiVl钢料置于常温真空热处理炉中，按220°C/h的升温速度加热到580°C，控制保温时间每毫米钢材厚度90s ；
(2)随后加热到850°C，控制保温时间每毫米钢材厚度90s；
(3)继续加热到1050-1070°C，控制保温时间每毫米钢材厚度90s；
(4)随后将真空热处理炉的炉温快速冷却到600°C，保温4h，空冷到室温；
(5)将4Cr5MoSiVl钢料放入回火炉中加热到600°C，保温2h，空冷到室温。在微观视图中带状组织得以减轻，，如图2所示。对比试验
表I为按背景技术中传统工艺处理热作模具钢4Cr5MoSiVl后的力学性能数据及按实施例I、实施例2和实施例3的方法处理后的力学性能数据，表2为按背景技术中传统工艺处理热作模具钢4Cr5MoSiVl后的力学性能数据及按实施例I、实施例2和实施例3的方法处理后的热疲劳性能。表I在钢材硬度为HRC47-48条件下传统工艺与本发明处理力学性能
权利要求
1.一种热作模具钢4Cr5MoSiVl的热处理工艺，其特征在于具体步骤如下 (1)将4Cr5MoSiVl钢料置于常温真空热处理炉中，按200_220°C/h的升温速度加热到530-600°C，控制保温时间每毫米钢材厚度80-90s ； (2)随后加热到830-850°C，控制保温时间每毫米钢材厚度60-90s； (3)继续加热到1050-1070°C，控制保温时间每毫米钢材厚度70-90s； (4)随后将真空热处理炉的炉温快速冷却到600-700°C，保温2-4h，空冷到室温； (5)将4Cr5MoSiVl钢料放入回火炉中加热到580_600°C，保温2h，空冷到室温，即得到带状组织减轻或消除的热作模具钢4Cr5MoSiVl。
2.根据权利要求I所述的一种热作模具钢4Cr5MoSiVl的热处理工艺，其特征在于具体步骤如下 (1)将4Cr5MoSiVl钢料置于常温真空热处理炉中，按210°C/h的升温速度加热到560°C，控制保温时间每毫米钢材厚度85s ； (2)随后加热到840°C，控制保温时间每毫米钢材厚度75s； (3)继续加热到1060°C，控制保温时间每毫米钢材厚度80s； (4)随后将真空热处理炉的炉温快速冷却到650°C，保温3h，空冷到室温； (5)将4Cr5MoSiVl钢料放入回火炉中加热到590°C，保温2h，空冷到室温，即得到带状组织减轻或消除的热作模具钢4Cr5MoSiVl。
全文摘要
本发明公开了热作模具钢4Cr5MoSiV1的带状组织减轻或消除热处理工艺，特点是包括以下步骤(1)将4Cr5MoSiV1钢料置于常温真空热处理炉中，按200-220℃/h的升温速度加热到530-600℃，控制时间80-90s/每毫米钢材；(2)随后加热到830-850℃，控制时间60-90s/每毫米钢材；(3)继续加热到1050-1070℃，控制时间70-90s/每毫米钢材；(4)随后将真空热处理炉的炉温快速冷却到600-700℃，保温2-4h，空冷到室温；(5)将钢料放入回火炉中加热到580-600℃，保温2h，空冷到室温即得到产品，优点是可减轻或消除带状组织，且工序简单、操作方便、降低能耗。
文档编号C21D6/00GK102876866SQ201210371200
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者王芳, 袁书强, 田雨江, 高永亮, 易更, 陈炯, 刘峰涛, 周春华 申请人:中国兵器科学研究院宁波分院