[发明专利]抗氧化脱碳保护剂及其制备方法、和H13模具的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于金属热处理技术领域，具体涉及一种抗氧化脱碳保护剂及其制备方法、和H13模具的热处理工艺。

背景技术

目前，H13（4Cr5MoSiV1）材料的热锻模具的特点是使用寿命长，是5CrNiMo材料的热锻模具使用寿命的3~4倍，能够有效的提高生产效率降低生产成本，但H13材料的模具热处理技术难度高，需要采用真空炉对其进行热处理。但真空炉设备造价高，一般企业难以采购，而且真空炉热处理工序复杂，成本昂贵，而且往往还受模具外形尺寸和形状的限制。怎样才能用普通台车炉解决H13模具的热处理工艺，难点主要体现在，H13模具在热处理炉中加热至1000℃时，伴随着空气中的氧会发生氧化反应，使金属被氧化，形成氧化皮，模具型腔表面还会发生脱碳，不仅造成H13模具钢大量损耗，而且使其机械性能降低。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抗氧化脱碳保护剂及其制备方法、和H13模具的热处理工艺。

一种抗氧化脱碳保护剂，由以下重量份原料组成：三氧化二铝 0.4~0.6份、氧化锆0.85~1.2份、氧化镁1.8~2.2份、三氧化二铬1.8~2.2份、硼砂9~11份、含碳物0.1~0.3份、氮化硼0.2~0.4份、氧化硼0.5~1.5份、氧化铋18~23份、氧化锌0.3~0.5份、二氧化硅1.8~2.5份、固化剂5~10份、水35~45份、助剂40~45份；

其中，含碳物为石墨和/或炭黑，所述助剂由去离子水及甲基纤维素混匀而得，助剂中甲基纤维素的质量百分比为2.5~5%。

优选地，所述固化剂为聚合磷酸铝。

上述抗氧化脱碳保护剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）按比例称取各原料；

（2）将三氧化二铝、氧化锆、氧化镁、三氧化二铬、硼砂、含碳物、氮化硼、氧化硼、氧化铋、氧化锌及二氧化硅混匀、熔化，得到熔融物；

（3）将步骤（2）所得熔融物水淬、冷却至室温，风干后粉碎至粒径为4~8毫米；

（4）向步骤（3）所得产物中加入固化剂、水及助剂，混匀、研磨、过筛至粒径为0.05~0.1毫米，即得。

利用上述抗氧化脱碳保护剂进行H13模具的热处理工艺，包括以下步骤：

（1）清洗H13模具表面，室温干燥后，80~100℃预热40~100分钟，空冷至室温；

（2）将权利要求1所述的抗氧化脱碳保护剂与水按照1：3~5的体积比例稀释，然后均匀涂覆于H13模具表面，保证涂覆面平整光滑、涂覆厚度0.1~0.5毫米；

（3）将经过步骤（2）处理后的H13模具以4~6℃/分钟的速度升温至500~550℃，保温100~150分钟，再以4~6℃/分钟的速度升温至850~900℃，保温150~200分钟，以4~6℃/分钟的速度升温至1000~1050℃，保温90~120分钟；然后将H13模具在室温空气中预冷10~15分钟，再油冷至H13模具温度为180~200℃；

（4）将经过步骤（3）处理后的H13模具于530~570℃一次回火保温270~330分钟，空冷至H13模具温度为180~230℃，再于520~550℃二次回火保温270~330分钟，空冷至室温，并冲洗干净。

其中，抗氧化脱碳保护剂的原料均为普通市售产品。

本发明所述抗氧化脱碳保护剂不受H13模具外形尺寸和形状的限制，经过涂覆抗氧化脱碳保护剂后的H13模具防氧化效果明显，氧化烧损率减少91%以上，热处理后，涂覆的抗氧化脱碳保护剂用水冲洗干净，不会对模具表面造成影响。本发明解决了H13模具热处理过程中发生氧化的问题，热处理后可得到80%马氏体，模具硬度为48~52HRC，模具使用效果很好。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此。

下述实施例中所述石墨购自巩义市千家信耐材有限公司的天然石墨颗粒，粒径为0.67毫米，固定碳含量≥85%，水分含量≤0.03%；所述甲基纤维素购自玛雅试剂有限公司（CAS 9004-67-5）；所述聚合磷酸铝选用石家庄市鑫盛化工有限公司的三聚磷酸铝（CAS 13939-25-8），粒径为325目，其中含P₂O₅ 35~40%、Al₂O₃ 12~18%、SiO₂ 8~12%。

实施例1