一种冷作模具钢用硬化工艺的制作方法

本发明属于冷作模具钢硬化，具体涉及一种冷作模具钢用硬化工艺。

背景技术：

1、冷作模具钢是指使金属在冷态下变形或成形所使用的模具钢。最常用的专用冷作模具钢是crl2型钢，其含碳量为1.45％～2.30％，含铬量为11％～13％，由于冷作模具多为常温下工作，材料的塑性变形抗力大，模具的工作应力大，工作条件苛刻，综合起来这类模具性能上一般要求高的硬度和耐磨性、足够的强度、适当的韧性。

2、现有的冷作模具钢在使用的过程中需要承受较大的冲压力，因此需要设计一种可以硬化冷作模具钢的加工工艺。

技术实现思路

1、(1)要解决的技术问题

2、本发明的目的在于提供一种冷作模具钢用硬化工艺，该硬化工艺旨在解决现有技术下冷作模具钢硬度不够的技术问题。

3、(2)技术方案

4、为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种冷作模具钢用硬化工艺，该硬化工艺包括以下步骤：

5、s1：真空炉预热，将待加工的模具钢置入真空炉的内部，通过真空炉的加热机构对模具钢进行预加热；

6、s2：模具钢升温，在模具钢加热至设定的温度时，通过真空炉的加热机构对模具钢进行快速加热；

7、s3：模具钢回火，模具钢加热至设定温度保持一段时间后，将模具钢传送至回火仓的内部，模具钢在第一回火仓进行逐渐冷却；

8、s4：模具钢热扩散技术处理，模具钢在回火仓内部冷却至设定的温度后传送至pvd炉的内部，通过pvd炉对模具钢进行模具钢热扩散处理；

9、s5：模具钢空冷，热扩散处理后的模具钢传送至室外，接着模具钢可以在空气中进行自然冷却；

10、s6：模具钢二次预热，将冷却后的模具钢置入td炉的内部，并通过td炉的加热机构对模具钢再次进行预加热；

11、s7：模具钢二次升温，模具钢加热至设定的温度并保持一段时间后，通过td炉的加热机构对模具钢再次进行快速加热；

12、s8：模具钢物理气相沉积，加热后的模具钢在真空的状态下进行物理气相沉积，在模具钢的表面形成涂层；

13、s9：模具钢二次回火，模具钢形成涂层后，将模具钢传送至第二回火仓的内部并进行逐渐冷却；

14、s10：模具钢渗氮处理，将冷却后的模具钢输送至渗氮加工炉的内部，通过渗氮加工炉对模具钢的表层进行强化；

15、s11：模具钢清洗，模具钢渗氮处理后传送至渗氮加工炉的外部并进行冷却，模具钢冷却至室温后对其表面进行清洗；

16、s12：模具钢检测，通过硬度检测仪对硬化后的模具钢进行抽样检测；

17、s13：模具钢抛光，使用抛光设备对硬化后的模具钢表面进行抛光。

18、优选地，所述s1中真空预热为缓慢加热，且s1中模具钢真空预热的温度达到490℃-510℃后保持2小时。

19、进一步的，所述s2中模具钢快速加热的温度到达980℃-1000℃后保持10小时，所述s3中模具钢缓慢降温至490℃-500℃后保持40分钟。

20、更进一步的，所述s4中模具钢热扩散处理时在真空条件下采用物理方法将材料源(固体或液体)表面气化成气态原子或分子，或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有特殊功能的薄膜的技术，模具钢热扩散处理的温度需要保持在400℃-600℃。

21、更进一步的，所述s6中模具钢二次预热的温度到达490℃-510℃后保持2小时，所述s7中模具钢温度到达900℃-1050℃后保持不变。

22、更进一步的，所述模具钢在900℃-1050℃的温度范围内进行物理气相沉积，物理气相沉积过程中将模具钢置于硼砂熔盐及其特种介质中，通过熔盐中的金属原子和模具工件中的碳、氮原子产生化学反应，扩散在模具工件表面，形成厚度数微米超硬金属碳化层。

23、更进一步的，所述s9中模具钢在第二回火仓内部缓慢降温至480℃-600℃后并保持温度，所述s10中模具钢在480℃-600℃的温度范围下将炉内真空度抽至(1-0.1pa)，接着向渗氮加工炉内部通入氨气，当渗氮加工炉真空室内部的压力约为67-1333pa的范围内时，施加电压为500-700伏、电流密度为0.8-1.6毫安/平方厘米的直流电，在高压电场的作用下，氨气部分分解形成正离子和氮、氢电子，氮离子轰击工件表面，由动能转化为热能加热工件，同时氮离子吸取电子还原成原子被工件表面吸收并向内层扩散。

24、更进一步的，所述s12中对硬化后的模具刚检测的范围包括涂层的完整度和硬度检测。

25、(3)有益效果

26、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

27、本发明，待加工的模具钢置入真空炉的内部后通过加热机构进行预加热，模具钢加热至设定的温度并保持一定时间后，通过加热机构对模具钢进行快速加热并保持一段时间后，将模具钢传送至回火仓的内部并逐渐冷却，模具钢在回火仓内部冷却至设定的温度后传送至pvd炉内部进行模具钢热扩散处理，接着模具钢可以在空气中进行自然冷却，将冷却后的模具钢置入td炉的内部进行预加热，对模具钢再次进行快速加热后在真空的状态下进行物理气相沉积，在模具钢的表面形成涂层，模具钢形成涂层后，将模具钢传送至第二回火仓的内部并进行逐渐冷却，将冷却后的模具钢输送至渗氮加工炉的内部，通过渗氮加工炉对模具钢的表层进行强化，模具钢渗氮处理后传送至渗氮加工炉的外部并进行冷却，这样可以通过模具钢表面的涂层起到硬化的作用，起到模具钢加固的效果。

技术特征：

1.一种冷作模具钢用硬化工艺，该硬化工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种冷作模具钢用硬化工艺，其特征在于，所述s1中真空预热为缓慢加热，且s1中模具钢真空预热的温度达到490℃-510℃后保持2小时。

3.根据权利要求1所述的一种冷作模具钢用硬化工艺，其特征在于，所述s2中模具钢快速加热的温度到达980℃-1000℃后保持10小时，所述s3中模具钢缓慢降温至490℃-500℃后保持40分钟。

4.根据权利要求1所述的一种冷作模具钢用硬化工艺，其特征在于，所述s4中模具钢热扩散处理时在真空条件下采用物理方法将材料源(固体或液体)表面气化成气态原子或分子，或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有特殊功能的薄膜的技术，模具钢热扩散处理的温度需要保持在400℃-600℃。

5.根据权利要求1所述的一种冷作模具钢用硬化工艺，其特征在于，所述s6中模具钢二次预热的温度到达490℃-510℃后保持2小时，所述s7中模具钢温度到达900℃-1050℃后保持不变。

6.根据权利要求5所述的一种冷作模具钢用硬化工艺，其特征在于，所述模具钢在900℃-1050℃的温度范围内进行物理气相沉积，物理气相沉积过程中将模具钢置于硼砂熔盐及其特种介质中，通过熔盐中的金属原子和模具工件中的碳、氮原子产生化学反应，扩散在模具工件表面，形成厚度数微米超硬金属碳化层。

7.根据权利要求1所述的一种冷作模具钢用硬化工艺，其特征在于，所述s9中模具钢在第二回火仓内部缓慢降温至480℃-600℃后并保持温度，所述s10中模具钢在480℃-600℃的温度范围下将炉内真空度抽至(1-0.1pa)，接着向渗氮加工炉内部通入氨气，当渗氮加工炉真空室内部的压力约为67-1333pa的范围内时，施加电压为500-700伏、电流密度为0.8-1.6毫安/平方厘米的直流电，在高压电场的作用下，氨气部分分解形成正离子和氮、氢电子，氮离子轰击工件表面，由动能转化为热能加热工件，同时氮离子吸取电子还原成原子被工件表面吸收并向内层扩散。

8.根据权利要求1所述的一种冷作模具钢用硬化工艺，其特征在于，所述s12中对硬化后的模具刚检测的范围包括涂层的完整度和硬度检测。

技术总结
本发明公开了一种冷作模具钢用硬化工艺，该硬化工艺旨在解决现有技术下冷作模具钢硬度不够的技术问题。该硬化工艺包括以下步骤：S1：真空炉预热；S2：模具钢升温；S3：模具钢回火；S4：模具钢热扩散技术处理；S5：模具钢空冷；S6：模具钢二次预热；S7：模具钢二次升温；S8：模具钢物理气相沉积；S9：模具钢二次回火；S10：模具钢渗氮处理；S11：模具钢清洗；S12：模具钢检测；S13：模具钢抛光。该硬化工艺，模具钢加热冷却后传送至PVD炉内部进行模具钢热扩散处理，模具钢自然冷却后置入TD炉的内部进行加热并进行物理气相沉积，在模具钢的表面形成涂层，这样在模具钢表面形成涂层后进行渗氮加工，通过渗氮加工炉对模具钢的表层进行强化。

技术研发人员：蔡顺花
受保护的技术使用者：东莞市来汇金属制品有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16