[发明专利]一种热模钢低变形量表面强化的固体渗氮工艺

说明书

一种热模钢低变形量表面强化的固体渗氮工艺，将热模钢工件埋入盛有颗粒状木炭的不锈钢保护罐中，放入升温到800℃的坩埚炉炉膛中，继续升温至1000℃～1100℃恒温，油浸冷却到室温；然后放入已降温第一次回火温度的坩埚炉炉膛中，进行第一次回火，油浸冷却到室温，与固体渗氮剂同时装入不锈钢渗罐中，并用膨润土加水玻璃和水制成的混合泥料密封罐盖；放入升温到570℃～580℃的坩埚炉炉膛中保温，油浸冷却到室温，得到高硬度、高耐磨性热模钢工件。优点是：该工艺方法简单，渗速快、实施方便，适应性广，成本低廉，无需昂贵的专用设备，极适合于回火温度范围在500℃～600℃的各种高合金热作模具的性能提高。

技术领域

本发明属于钢铁表面化学热处理强化领域，特别涉及一种热模钢低变形量表面强化的固体渗氮工艺。

背景技术

3Cr2W8V钢和H13钢是国内用量较多的高合金热作模具钢，该类钢含有较多的Cr、W、Mo、V等可提高回火稳定性、热硬性、淬透性和细化晶粒的元素。高合金热作模具钢常用以制作各种在高温下工作的热锻模、热挤压模和压铸模具，在此种工况下，模具将承受较大的应力和热磨损，因此需要具有较高的基体强度与韧性、高的热稳定性和抗热疲劳与热磨损能力。而这类钢由于含有较多的提高热稳定性和形成碳化物的合金元素，尽管含碳量仅在0.3～0.4％之间，但已属过共析钢范围，在600℃温度以下作为热作模具材料使用，确实具有良好的高温强度、热硬性及一定的韧性，一般可以满足大多数热成型加工的使用要求。但由于该类材料经常规淬火后的硬度偏低，以致在较为恶劣的工况下，容易由于表面硬度不足而造成模具产生早期高温磨损而导致过早失效。因此，如何在不影响模具心部强度与韧性的前提下，采取一定措施有效提高模具表面的硬度与耐磨性，以提高该类模具使用寿命。

CN 110565048 A公开了“一种提高热模钢热硬性和高温耐磨性的热处理工艺”，将木炭、尿素颗粒、碳酸钠粉末和铬酐混合得到碳氮强渗合剂；将热模钢制工件和碳氮强渗合剂同时装入渗箱中，密封渗箱的箱盖；将渗箱放入坩埚式电炉中850℃～950℃恒温进行强渗碳氮，然后淬火处理后，将热模钢制工件直接浸入淬火油中冷却，空冷后，放入箱式中温回火炉中进行两次回火，得到高热硬性、高温高耐磨性热模钢工件。优点是：操作简便、成本低廉且效果明显，获得的热模钢表面洛氏硬度可达62HRC以上，在600℃温度下的高温耐磨性超过同种热模钢常规热处理件的2倍以上，可有效提高热作模具的使用寿命。但该热处理工艺是在850℃～950℃高温进行强渗碳氮，热模钢制模具工件容易高温变形，又无法进行精整，影响模具精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种操作简便、成本低廉、处理温度低，且产品硬度、耐磨性及耐蚀性好的热模钢低变形量表面强化的固体渗氮工艺。

本发明的技术方案是：

一种热模钢低变形量表面强化的固体渗氮工艺，其具体步骤如下：

(1)配制固体渗氮剂

按照重量百分比，将60％～65％的603液体渗碳剂和35％～40％的农用尿素混合均匀，得到固体渗氮剂；

(2)淬火和一次回火热处理

将热模钢工件埋入盛有颗粒状木炭的不锈钢保护罐中，然后，将不锈钢保护罐放入升温到800℃的坩埚炉炉膛中，继续升温至1000℃～1100℃恒温1小时～2小时，将不锈钢保护罐由坩埚炉炉膛中取出，然后取出不锈钢保护罐中的工件放入淬火油槽中油浸冷却到室温；将淬火油冷后的工件重新放入已降温第一次回火温度的坩埚炉炉膛中，在500℃～600℃下进行第一次回火，然后油浸冷却到室温；

(3)表面精整

将经第一次回火的热模钢工件磨削加工进行表面精整，达到设计尺寸精度和粗糙度；

(4)二次回火并渗氮处理