[发明专利]一种热处理复合工艺及其模具钢

说明书

本发明提供了一种热处理复合工艺及其模具钢，包括如下步骤：S1组织预处理：在模具钢原材料出厂前使用组织预处理法，组织预处理法包括以下步骤：第一阶段：将模具钢原材料在真空环境下加热至550℃保温30分钟，再加热至850℃保温60分钟，继续将模具钢原材料加热至1150℃后保温60分钟，在真空环境下向模具钢原材料通入液氮，液氮经气化后对加热后的模具钢原材料进行淬火；第二阶段：将上一工序处理后得到的模具钢原材料在真空环境中加热至720℃后，保温60分钟，然后回火至室温；S2常规淬火；S3：将步骤S2处理得到的模具钢原材料在‑150℃至‑200℃低温环境中放置15‑24小时进行超深冷处理。使用本发明的热处理工艺，可以提高模具钢的使用寿命。

技术领域

本发明涉及金属热处理技术领域，具体涉及一种热处理复合工艺及其模具钢。

背景技术

热作模具钢要求材料具有高的淬透性、高的高温强度、高的耐磨性、高的韧度、高的抗热裂能力和高的耐熔损性能等。

H13钢是使用最广泛和最具代表性的热作模具钢/压铸模具钢，由于国内外H13的组织和成分上存在很大的差异，但热处理工艺没有根据国产H13的成分进行修改，使得国产H13的缺陷一直没得到改善，致使压铸模具的使用寿命较短。据有关资料介绍，日本铝合金压铸模的平均使用寿命在11万次左右，瑞典8407制造的铝合金压铸模的使用寿命达20万次。相比之下，我国的铝合金压铸模的平均使用寿命只有6万次，国产H13钢压铸寿命最高为6万次，最差的仅几千次就失效。虽然我国压铸模市场很大，H13钢的市场需求也很大，但由于国产H13钢的质量问题，这类模具钢通常需要进口，有时甚至是整套模具进口。拒不完全统计，我国每年从瑞典、日本、德国等国家进口各类模具钢多达6万吨。

改善模具钢的内部组织和成分分布，是提高模具使用性能、延长模具使用寿命的根本途径。这是一项涉及到模具钢的冶炼、热加工、预先热处理、最终淬火回火、表面处理等各环节的系统工程。

目前压铸用热作模具钢的主要缺陷包括粗大一次碳化物M7C3、M23C6、MC以及合金碳化物偏析造成的碳和合金成分分布不均等。这些缺陷在出厂之后只能通过热处理改善，这也是模具生产前必经的处理。现阶段热处理企业都采用固定的淬火、回火温度，浮动区间在20℃以内，对于温度的调整都比较谨慎。这是因为压铸模具要求强韧平衡，温度调整过大，导致强度和韧性这两个相互矛盾的性能失去平衡，发生模具的早期失效。但要改善模具钢经电渣重熔和锻造后所遗留的缺陷，就必须升高现阶段的淬火温度，增大合金在奥氏体中扩散速度，此则会导致奥氏体晶粒增大，强度上升，塑性韧性降低。

综上所述，需要一种热处理复合工艺以解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的是目前的国产热作模具钢包括粗大一次碳化物以及合金碳化物偏析造成的碳和合金成分分布不均，而导致的压铸模具的使用寿命较短问题，针对现有技术中所存在的上述不足而提供一种热处理复合工艺及其模具钢。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种热处理复合工艺，包括如下步骤：

S1组织预处理：在模具钢原材料出厂前，使用组织预处理法以改善模具钢原材料淬前组织，上述组织预处理法包括以下步骤：

第一阶段：将模具钢原材料在真空环境下加热至550℃保温30分钟，之后再加热至850℃保温60分钟，继续将模具钢原材料加热至1150℃后保温60分钟，在真空环境下向模具钢原材料通入液氮，液氮经气化后对加热后的模具钢原材料进行淬火；

第二阶段：将上一工序处理后得到的模具钢原材料在真空环境中加热至720℃后，保温60分钟，然后回火至室温；

S2常规淬火；

S3：将步骤S2处理得到的模具钢原材料在-150℃至-200℃低温环境中放置15-24小时进行超深冷处理。