[发明专利]提高大型H13钢热挤压模具使用性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝、镁、钛轻合金材料深加工技术和高性能金属材料的生产技术和工艺领域，特别涉及一种用于50MN以上工业铝型材热挤压机使用的提高大型H13钢热挤压模具使用性能的方法。 

背景技术

H13热作模具钢是铝型材热挤压成型过程中使用的热挤压模具的主要材料，目前，国内主要采取轴向锻造工艺制作热挤压模具，模具中心部位的纤维流向为轴向，这种纤维流向结构的模具按照NADCA#207-2003标准检验其金相组织，在B3～B5级间，其内部组织不够均匀、不够致密、碳化物形状还不够规则，采用原有工艺生产的模具不能满足大型热挤压机的生产要求。由于在大型工业铝型材热挤压成型生产过程中模具使用寿命短，严重影响了热挤压机工作效率及工业铝型材企业的生产成本，同时制约了我国超大型工业铝型材挤压技术的发展。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高大型H13钢热挤压模具使用性能的方法，满足和提高工业铝型材在热挤压成型过程中对模具的使用性能要求，通过制定新的锻造及锻后热处理工艺，改善金相组织构造，提高横向力学性能，从而提高模具使用寿命。 

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案： 

提高大型H13钢热挤压模具使用性能的方法，包括其在锻造过程中采用的横向纤维流向锻造、锻后正火及球化退火，具体包括以下步骤： 

1）毛坯装炉时，炉内温度为400～450℃，装炉后以55～60℃/h的速度升至850～900℃，保温2h后，再以100～110℃/h的速度升至1180～1200℃，保温3h； 

2）将毛坯进行轴向锻造，镦粗、拔长操作不少于4次，锻造比≥4；继续对毛坯进行径向锻造，按镦粗、滚圆、平整顺序操作不少于4次，使模具毛坯的圆周方向为纤维流向，锻造比≥4，锻造过程中，毛坯温度不低于1150℃； 

3）进行锻后正火及球化退火，锻后毛坯装炉温度不高于450℃，以55～60℃/h的速度升至890～910℃，保温4h后空冷至310～330℃，保温2h，再以55～60℃/h的速度升 至855～865℃，保温6h后炉冷至500℃后空冷至室温，炉冷降温速度小于20℃/h。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是： 

由于采用横向纤维流向锻造及锻后正火及球化退火工艺使模具中心部位的纤维流向呈圆周方向分布，模具的组织比较均匀、致密，同时能够消除网状碳化物，改善晶相组织构造，按照NADCA#207-2003标准检验其金相组织，在A1～A3级间，在相同条件下采用新工艺生产的模具是原有模具使用寿命的2-5倍，大型模具使用寿命提高5倍以上，满足大型铝型材热挤压机对模具的要求，从而提高了大型热挤压机工作效率及工业铝型材企业的生产成本，并节约了社会资源。 

附图说明

图1是本发明锻造工艺流程示意图（箭头方向为纤维流向）； 

图2是锻后正火与球化退火工艺曲线图； 

图3是本发明实施例中锻造工艺流程尺寸变化示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明： 

本发明提高大型H13钢热挤压模具使用性能的方法，包括其在锻造过程中采用的横向纤维流向锻造、锻后正火及球化退火，具体包括以下步骤： 

1）毛坯装炉时，炉内温度为400～450℃，装炉后以55～60℃/h的速度升至850～900℃，保温2h后，再以100～110℃/h的速度升至1180～1200℃，保温3h； 

2）将毛坯进行轴向锻造，镦粗、拔长操作不少于4次，锻造比≥4，继续对毛坯进行径向锻造，按镦粗、滚圆、平整顺序操作不少于4次，使模具毛坯的圆周方向为纤维流向，锻造比≥4，锻造过程中，毛坯温度不低于1150℃；见图1； 

3）进行锻后正火及球化退火，锻后毛坯装炉温度不高于450℃，以55～60℃/h的速度升至890～910℃，保温4h后空冷至310～330℃，保温2h，再以55～60℃/h的速度升至855～865℃，保温6h后炉冷至500℃后空冷至室温，炉冷降温速度小于20℃/h，见图2。 

以制作规格为的模具料坯为例，其具体操作步骤如下： 

1）毛坯装炉时，炉内温度为425±25℃，装炉后以60℃/h的速度升至850℃，保温2h后，再以100℃/h的速度升至1190±10℃，保温3h；