[发明专利]一种H13钢硬面堆焊层热处理方法

说明书

本发明公开一种H13钢硬面堆焊层热处理方法，以H13钢作为焊接基体进行堆焊，对制备的硬面堆焊层进行精加工，以达到模具要求的尺寸，对加工好的模具进行回火处理，空冷至室温，得到成品。回火温度：250℃～650℃，回火保温时间：0.5h～6h。本发明采用焊后回火热处理消除了H13钢表面硬面堆焊层中的焊接缺陷，如位错、焊接残余应力、组织成分不均匀等。通过合理控制回火温度、保温时间和升温速率改善了堆焊层的组织和力学性能。

技术领域

本发明涉及模具加工及热处理领域，尤其涉及一种H13热作模具钢硬面堆焊层热处理方法。

背景技术

H13热作模具钢具有成本低、强度高、延性好、耐磨性好、冲击韧性好等优点被广泛应用作模具制造材料。该类模具在服役过程中承受着较为复杂的载荷，要求其表面具有较高的硬度和耐磨性等。然而，服役一段时间后，模具表面产生严重的磨损和裂纹等损伤，直接威胁着生产和员工的人身安全。故必须立即更换新的模具，这将造成企业生产成本增加和资源的浪费。通过再修复或表面强化技术能够显著延长模具的使用寿命，增加其使用性能。目前，埋弧焊技术的一直是应用最广泛的方法。该技术设备简单、生产成本低，沉积速率快、焊层外观好。遗憾的是，焊接区域出现的一些焊接缺陷，如位错、焊接残余应力、组织成分不均匀等，将对堆焊层的力学性能产生不利的影响。

因此，为了减少甚至消除位错、焊接残余应力、组织成分不均匀等缺陷对堆焊层使用性能的不利影响，提出了一种H13钢硬面堆焊层的热处理方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种H13钢硬面堆焊层热处理方法，减少甚至消除焊接缺陷，改善硬面堆焊层的组织和使用性能。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现。

一种H13钢硬面堆焊层热处理方法，按照下述步骤进行：

步骤1，以H13钢作为焊接基体进行堆焊，以得到硬面堆焊层

在步骤1中，堆焊工艺参数：预热温度为250～300℃，层间温度为200～250℃，焊丝直径为1—1.2mm，焊接电流为100～140A，电弧电压为17～25V，焊接速度为5—10mm/s，电源极性为直流反接，硬面堆焊层化学成分按照重量百分数计：C0.03～0.07％、Si 0.40～0.60％、Mn 1.00～1.35％、Cr 9.50～13.50％、Mo 0.30～0.65％、V0.06～0.15％、Ni 1.15～1.80％，其余为Fe。

在步骤1中进行硬面堆焊层的堆焊时，采用在先发明申请“芯棒堆焊修复方法及芯棒堆焊层组织结构”(申请号2017105568306，申请日2017年7月10日)中的技术方案，在H13钢表面进行堆焊，以形成H13钢外表面的耐磨层，作为硬面堆焊层。

步骤2，对步骤1制备的硬面堆焊层进行工，以达到模具要求的尺寸，然后在空气气氛中进行回火处理，自室温20—25摄氏度以5℃/min～20℃/min升温速度升温至回火温度250℃～650℃进行回火保温处理，回火保温时间为0.5h～6h，取出后空冷至室温20—25摄氏度。

在步骤2中，自室温20—25摄氏度以5℃/min～10℃/min升温速度升温至回火温度进行回火保温处理，回火温度为350—450摄氏度，回火保温时间为1～2h。

在上述技术方案中，使用线切割机切取H13钢作为焊接基体，堆焊前，H13钢试样先经过砂纸机械打磨，然后在氢氧化钠水溶液中超声清洗，去除试样表面油脂，最后经过去离子水冲洗，无水乙醇超声震荡，干燥，备用。

本发明的H13钢硬面堆焊层热处理方法在提升堆焊层硬度和降低堆焊层磨损失重中的应用。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果：本发明采用焊后回火热处理消除了H13钢表面硬面堆焊层中的焊接缺陷，如位错、焊接残余应力、组织成分不均匀等。通过合理控制回火温度、保温时间和升温速率改善了堆焊层的组织和力学性能。