[发明专利]一种工模具钢的盐浴热处理方法

说明书

本发明涉及一种工模具钢盐浴热处理方法，具体涉及一种工模具钢盐浴退火方法，可提高材料退火组织质量和性能，包括以下步骤：1)高温盐浴：将工模具钢置于840～920℃盐浴中保温，使工模具钢温度均匀；2)等温盐浴：将步骤1)高温盐浴后的工模具钢置于710～780℃盐浴中等温处理；3)空冷：将步骤2)等温盐浴后的工模具钢空冷至室温,得到组织均匀的工模具钢。采用本方法制备的工模具钢组织均匀，晶粒尺寸比较均一，具有良好的加工性能和使用性能。

技术领域

本发明涉及一种工模具钢的盐浴热处理方法，属于工模具钢盐浴退火方法领域。

背景技术

工模具钢(高速钢和模具钢)因具有高硬度、高耐磨性等优点，主要用于制造铣刀、刨齿刀、车刀、麻花钻等复杂切削工具，以及冷作模具、热作模具、塑料模具等精密成型模具，是高端装备制造业的重要基础材料。

随着工模具大型化和精密化，对工模具材料的质量提出了日益严格的要求。工模具钢在制备过程中，易存在冷却速度缓慢、不同部位冷却速度差异大等问题，导致工模具材料组织粗化及不均匀、晶粒尺寸不均一，这一问题对于大规格工模具钢产品尤为明显。工模具钢组织不均匀，直接导致工模具钢性能不均匀，冷/热加工性能下降，冲击韧性恶化。

围绕工模具钢组织均匀性问题，现有改善手段主要包括：采用粉末冶金技术，利用雾化合金粉末和热等静压，提高材料组织致密性和均匀性；改变钢液凝固冷却速度或变质处理，影响铸锭结晶过程，改善碳化物分布；采用压力加工技术，利用流变应力破碎分离碳化物，同时利用动态回复再结晶，细化晶粒组织。上述手段多集中在与初生碳化物分布、尺寸相关的组织均匀性问题，而对于二次碳化物、晶粒均匀性等组织均匀问题则无能为力。

二次碳化物、晶粒尺寸及均匀性与退火过程紧密有关。限于传热方式、传热速率等原因，现有真空退火、电退火等退火技术常存在冷却速率慢、冷却不均匀等问题，特别对大规格材尤为明显，对工模具材料性能产生严重影响。此外，与其他合金钢相比，工模具钢存在牌号多、成分复杂、批量小等特点，不同牌号材料成分差异大、临界相变温度差异明显，给常规退火工艺参数调控带来了很大挑战。

在高品质工模具钢制备过程中，特别是制备大规格的工模具材料，如何提高退火组织及性能均匀性，一直是未能有效解决的重要技术问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种工模具钢的盐浴热处理方法，可提高工模具钢组织质量及晶粒均匀性，解决了工模具钢特别是大规格材退火组织不均匀、加工及使用性能不佳的问题，得到了高均匀性工模具钢盐。

技术方案：本发明提供了一种工模具钢的盐浴热处理方法，该方法包括以下步骤：

1)高温盐浴：将工模具钢置于840～920℃盐浴中保温，使工模具钢温度均匀；

2)等温盐浴：将步骤1)高温盐浴后的工模具钢置于710～780℃盐浴中等温处理；

3)空冷：将步骤2)等温盐浴后的工模具钢空冷至室温,得到组织均匀的工模具钢。

其中：

步骤1)和步骤2)所用盐浴中使用的熔盐为BaCl₂、NaCl、KCl、CaCl₂中的二元熔盐组合或多元熔盐组合。

所述的二元熔盐组合中两种熔盐的质量比为1～3:1～3；所述的三元熔盐组合中三种熔盐的质量比为1～3:1～3:3～5；所述的四元熔盐组合中三种熔盐的质量比为1～3:1～3:2～4:2～4。

步骤1)所述的盐浴中保温的时长为15min～3h。

步骤2)所述的盐浴中等温处理的时长为2h～6h。

所述的高温盐浴的温度每提高20～30℃或高温盐浴的时间每延长30～60min，则等温盐浴温度降低5～15℃且延长等温盐浴时间30～90min。