改善h13鍛件低倍粗晶及顯微組織的熱處理工藝的制作方法

　　【技術(shù)領(lǐng)域】

　　[0001] 本發(fā)明涉及模具鋼鍛件產(chǎn)品鍛后熱處理領(lǐng)域，特別涉及一種低倍及鍛后退火組織 要求較高的H13鋁擠壓模的改善H13鍛件低倍粗晶及顯微組織的熱處理工藝。

　　【背景技術(shù)】

　　[0002] 制作鋁型材擠壓模國內(nèi)外應(yīng)用最廣的材料為H13 (4Cr5MoSiVl)圓鋼，我公司一直 致力于H13模具鋼的開發(fā)與研宄，我公司生產(chǎn)H13顯微組織能滿足NADCA#207合格級別，即 AS1-AS9,但大部分組織級別在AS4-AS9之間，且低倍粗晶現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。隨著客戶要求的 不斷提高，尤其是鋁擠壓模具要求更高，一般要求組織AS1-AS5,且低倍不得出現(xiàn)粗晶。低 倍粗晶是過熱的粗大奧氏體晶粒腐蝕后顯示出來的宏觀產(chǎn)物。低倍粗晶的鍛件在最終熱處 理后出現(xiàn)混晶現(xiàn)象，嚴(yán)重影響模具的使用壽命。根據(jù)產(chǎn)品使用的高要求，我們設(shè)計(jì)出高溫?cái)U(kuò) 散+正火+等溫球化退火的工藝組合，使用本工藝組合處理后，組織的均勻性得到改善，低 倍粗晶現(xiàn)象完全消除，組織及晶粒的均勻性得到明顯改善，顯微組織達(dá)到AS1-AS5。

　　【發(fā)明內(nèi)容】

　　[0003] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題提供一種組織及晶粒的均勻 性及模具的整體品質(zhì)得以提高的改善H13鍛件低倍粗晶及顯微組織的熱處理工藝。

　　[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種改善H13鍛件低倍粗晶及顯微組織的熱處 理工藝，該工藝包括高溫?cái)U(kuò)散加熱、高溫?cái)U(kuò)散冷卻、正火加熱、正火冷卻及等溫球化退火，所 述高溫?cái)U(kuò)散加熱采用兩次預(yù)熱，所述正火冷卻采用霧冷冷卻。

　　[0005] 所述高溫?cái)U(kuò)散加熱采用兩次預(yù)熱，高溫?cái)U(kuò)散第一預(yù)熱溫度為600~680°C，加熱速 度為不大于80°C /h，保溫時(shí)間1~1. 2小時(shí)/100mm，第二預(yù)熱溫度為800~870°C，加熱速 度為不大于80°C /h，保溫時(shí)間1~1. 2小時(shí)/100mm，高溫?cái)U(kuò)散溫度1080~1150°C，保溫時(shí) 間2~4h/100mm，保溫后按不大于30°C /h速度冷至500~550°C。

　　[0006] 正火加熱時(shí)預(yù)熱溫度為600~680°C，加熱速度為不大于80°C /h，保溫時(shí)間1~ 1. 2小時(shí)/100mm，正火溫度980~1020°C，保溫時(shí)間1~2h/100mm。

　　[0007] 正火后采用等溫球化退火處理工藝，等溫球化退火溫度采用850~900°C，預(yù)熱 溫度為600~680°C，加熱速度為不小于80°C /h，保溫時(shí)間1~2h/100mm，而后以不大于 30°C /h降至730~760°C，保溫4~6h/100mm，保溫后以不大于30°C /h隨爐降溫至500°C 后出爐空冷。

　　[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案產(chǎn)生的積極效果如下：熱處理工藝采用高溫?cái)U(kuò)散+正火+等溫 球化退火方式進(jìn)行，通過高溫?cái)U(kuò)散消除局部粗晶，獲得較粗大均勻的晶粒及組織，為后續(xù)正 火+等溫球化退火做好準(zhǔn)備。正火冷卻時(shí)采用霧冷，提高冷卻速度，使高溫?cái)U(kuò)散產(chǎn)生的粗晶 細(xì)化，并消除網(wǎng)狀碳化物組織，再通過等溫球化退火獲得細(xì)小均勻的球狀珠光體+少量彌 散分布的粒狀碳化物，達(dá)到消除低倍粗晶及顯微組織均勻的目的。

　　【附圖說明】

　　[0009] 圖1為本發(fā)明改善H13鍛件低倍粗晶及顯微組織的熱處理工藝的工藝流程圖。

　　【具體實(shí)施方式】

　　[0010] 實(shí)施例一 實(shí)施例一 改善H13鍛件低倍粗晶及顯微組織的熱處理工藝，選用鋼鍛件鋼種為H13 (4Cr5MoSiVl)，C 為 0· 38~0· 43%、Si 為 0· 80~1· 20%、Mn 為 0· 30~0· 50%、Cr 為 4· 75~5· 5%、Mo 為I. 10~1. 75%、S彡0. 020%、P彡0. 025%及規(guī)格為Φ 180的鍛件，包括如下工序（如圖1所 示）： 步驟1 :高溫?cái)U(kuò)散加熱：高溫?cái)U(kuò)散第一預(yù)熱溫度為600~680°C，加熱速度為< 80°C /h， 保溫時(shí)間1~I. 2小時(shí)/100mm，第二預(yù)熱溫度為800~870°C，加熱速度為< 80°C /h，保溫 時(shí)間1~1. 2小時(shí)/100mm，高溫?cái)U(kuò)散溫度1080~1150°C，保溫時(shí)間2~4h/100mm ; 步驟2 :高溫?cái)U(kuò)散冷卻，保溫后按< 30°C /h速度冷至500~550°C ; 步驟3 :入爐正火加熱，預(yù)熱溫度為600~680°C，加熱速度為< 80°C /h，保溫時(shí)間1~ 1. 2小時(shí)/100mm，正火溫度980-1020°C，保溫時(shí)間1~2h/100mm ; 步驟4:正火冷卻，正火出爐后采用噴霧強(qiáng)制冷卻，用以細(xì)化晶粒及均勻組織和成分， 消除網(wǎng)狀碳化物，為等溫球化退火做好準(zhǔn)備； 步驟5 :正火后采用等溫球化退火處理工藝，等溫球化退火溫度采用850~900°C，預(yù)熱 溫度為600~680°C，加熱速度為彡80°C /h，保溫時(shí)間1~2h/100mm，然后以彡30°C /h降 至730~760°C，保溫4~6h/100mm，保溫后以彡30°C /h隨爐降溫至500°C后出爐空冷。經(jīng) 切片做低倍及顯微組織檢驗(yàn)，低倍粗晶現(xiàn)象完全消除，顯微組織為細(xì)小均勻的球狀珠光體+ 少量彌散分布的粒狀碳化物，按NADCA#207-2006評級為ASl~AS3,低倍及顯微組織滿足 使用要求。

　　[0011] 現(xiàn)熱處理工藝為正火+等溫球化退火。具體工藝如下： 步驟1 :入爐正火加熱，預(yù)熱溫度為600~680°C，加熱速度為< 80°C /h，保溫時(shí)間1~ 1. 2小時(shí)/100mm，正火溫度920-980°C，保溫時(shí)間1~2h/100mm ; 步驟2 :正火冷卻，正火出爐后采用鼓風(fēng)冷卻，用以細(xì)化晶粒及均勻組織和成分，消除 網(wǎng)狀碳化物，為等溫球化退火做好準(zhǔn)備； 步驟3 :正火后采用等溫球化退火處理工藝，等溫球化退火溫度采用850~900°C，預(yù)熱 溫度為600~680°C，加熱速度為彡80°C /h，保溫時(shí)間1~2h/100mm，然后以彡30°C /h降 至730~760°C，保溫4~6h/100mm，保溫后以彡30°C /h隨爐降溫至500°C后出爐空冷。

　　[0012] 現(xiàn)有工藝與本實(shí)施例結(jié)果對比

　　【主權(quán)項(xiàng)】

　　1. 一種改善H13鍛件低倍粗晶及顯微組織的熱處理工藝，其特征在于：該工藝包括高 溫?cái)U(kuò)散加熱、高溫?cái)U(kuò)散冷卻、正火加熱、正火冷卻及等溫球化退火，所述高溫?cái)U(kuò)散加熱采用 兩次預(yù)熱，所述正火冷卻采用霧冷冷卻。

　　2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善H13鍛件低倍粗晶及顯微組織的熱處理工藝，其特征在 于：所述高溫?cái)U(kuò)散加熱采用兩次預(yù)熱，高溫?cái)U(kuò)散第一預(yù)熱溫度為600~680°C，加熱速度為 不大于80°C/h，保溫時(shí)間1~1. 2小時(shí)/100mm，第二預(yù)熱溫度為800~870°C，加熱速度為 不大于80°C/h，保溫時(shí)間1~1. 2小時(shí)/100mm，高溫?cái)U(kuò)散溫度1080~1150°C，保溫時(shí)間 2~4h/100mm，保溫后按不大于30°C/h速度冷至500~550°C。

　　3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善H13鍛件低倍粗晶及顯微組織的熱處理工藝，其特征在 于：正火加熱時(shí)預(yù)熱溫度為600~680°C，加熱速度為不大于80°C/h，保溫時(shí)間1~1. 2小 時(shí)/100mm，正火溫度980~1020°C，保溫時(shí)間1~2h/100mm。

　　4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善H13鍛件低倍粗晶及顯微組織的熱處理工藝，其特征在 于：正火后采用等溫球化退火處理工藝，等溫球化退火溫度采用850~900°C，預(yù)熱溫度為 600~680°C，加熱速度為不小于80°C/h，保溫時(shí)間1~2h/100mm，而后以不大于30°C/h 降至730~760°C，保溫4~6h/100mm，保溫后以不大于30°C/h隨爐降溫至500°C后出爐 空冷。

　　【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低倍及鍛后退火組織要求較高的H13鋁擠壓模的改善H13鍛件低倍粗晶及顯微組織的熱處理工藝，該工藝包括高溫?cái)U(kuò)散加熱、高溫?cái)U(kuò)散冷卻、正火加熱、正火冷卻及等溫球化退火，所述高溫?cái)U(kuò)散加熱采用兩次預(yù)熱，所述正火冷卻采用霧冷冷卻。本發(fā)明提供的工藝采用高溫?cái)U(kuò)散+正火+等溫球化退火方式進(jìn)行，通過高溫?cái)U(kuò)散消除局部粗晶，獲得較粗大均勻的晶粒及組織，為后續(xù)正火+等溫球化退火做好準(zhǔn)備；正火冷卻時(shí)采用霧冷，提高冷卻速度，使高溫?cái)U(kuò)散產(chǎn)生的粗晶細(xì)化，并消除網(wǎng)狀碳化物組織，再通過等溫球化退火獲得細(xì)小均勻的球狀珠光體+少量彌散分布的粒狀碳化物，達(dá)到消除低倍粗晶及顯微組織均勻的目的。

　　【IPC分類】C21D8-00, C21D1-32, C21D1-28

　　【公開號】CN104726659

　　【申請?zhí)枴緾N201510068575

　　【發(fā)明人】李守杰, 王學(xué)璽, 高全德, 王子君, 孟令賢

　　【申請人】中原特鋼股份有限公司

　　【公開日】2015年6月24日