[发明专利]一种精密冲压模具高强韧、低形变真空热处理方法

说明书

本发明涉及精密冲压模具的高强韧、低形变真空热处理方法，包括以下步骤：步骤一：模具坯一级等温预热后，快速高温奥氏体化；步骤二：采用高压氮气冷却；步骤三：模具坯一级等温预热后，第二次快速奥氏体化，高压氮气冷却后控温空冷；步骤四：二级深冷处理工序；步骤五：高温回火及深冷热处理工序；步骤六：高温回火及去应力工序。其有益效果是：采用以上步骤能有效提高冲压模具组织细化效果，降低模具的快速淬火过程中的热应力和组织应力，降低模具尺寸变形率，克服了传统热处理过程中模具较大变形、开裂及使用过程中开裂、崩刃等非正常失效问题，提高冲压模具的抗弯强度，改善强韧性，延长模具寿命。

技术领域

本发明属于冷作模具热处理技术领域，特别涉及一种精密冲压模具高强韧、低形变真空热处理方法。

背景技术

采用冲压模具制造零部件在制造业中占据较大的比例，随着高端装备制造业的发展，机械加工技术不断提升，对零部件精度的要求越来越高，对精密冲压模具的需求逐年增加。精密冲压模具普遍采用冷作模具钢制造，由于在室温状态下对金属进行成形加工，金属零件成形时金属与模具型腔表面发生相对运动，模具承受巨大的压应力和摩擦力，冷冲压模具在工作过程中还承受着较大的冲击载荷，磨损、开裂、折断、崩刃等是主要的失效形式。因此，提高冷作模具钢的强韧性及耐磨性，获得最佳的硬度和韧性匹配是此类钢发展的主流趋势。冷作模具钢通常C含量较高，并且含有8％～12％的Cr，凝固时形成粗大的莱氏体共晶碳化物，热加工后破碎偏聚，形成碳化物偏析，严重影响冲击韧性，也是模具开裂、折断、崩刃的主要诱因。对于Cr12类冷作模具钢，传统热处理工艺为：1010℃～1030℃加热，油冷淬火，随后立即于490℃～500℃两次空冷回火，硬度达到60HRC，然而采用该工艺，模具回火后经常发生尺寸变形，甚至放置过程中发生无规律性变形，造成尺寸不合，部分模具经修复后使用，也会较早发生开裂和崩刃。因此，同时实现材料的高强韧性，并采用特殊工艺方法降低模具应力，从而减小尺寸变形率是提高精密冲压模具使用寿命的重要途径，基于此，本发明提供一种精密冲压模具高强韧、低形变真空热处理方法，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可同时产生细晶化，改善强韧性并实现低变形率的精密冲压模具高强韧、低形变真空热处理方法，克服了传统热处理过程中模具较大变形、开裂及使用过程中开裂、崩刃等非正常失效问题，提高冲压模具加工制造精度，延长精密冲压模具的服役性能和使用寿命。

本发明基于采用常规Cr8Mo2SiV、Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V等含有大量莱氏体共晶碳化物的冷作模具钢制造的中大型冲压模具，利用真空热处理气淬技术，同时达到细化晶粒尺寸提高强韧性并实现低变形率。

热处理材料为冷冲压模具，模具尺寸：40～80mm(厚度)×250～400(宽度)×580～700(长度)，模具为粗加工毛坯(精加工余量0.8mm～1mm)，具体步骤及控制的技术参数如下：

一种精密冲压模具高强韧、低形变真空热处理方法，包括以下步骤：

步骤1：将冲压模具坯热装真空热处理炉中，将模具坯竖放，以30～50℃/h的升温速率加热至800～850℃，保温1～1.2h，之后调整真空炉加热温度至1030～1070℃，模具坯在30分钟内快速到温后开始计时，保温15～25min；

步骤2：采用高压氮气冷却，在不低于5Bar的冷却压力下，控制冷速≥50℃/min，将模具坯表面温度迅速淬到M_S温度以下20～30℃之间，调整冷却压力为0.5～1Bar，待模具坯表面温度缓降至50～90℃，完成步骤2；

步骤3：接步骤2，模具坯不出炉，模具坯以30～50℃/h的升温速率加热至800～850℃，保温1～1.2h，之后调整真空炉加热温度至1000～1030℃，模具坯在30分钟内快速到温后开始计时，保温25～35min；随后，采用高压氮气冷却，在不低于5Bar的冷却压力下，控制冷速≥50℃/min，将模具坯表面温度迅速淬到M_S温度以下20～30℃之间，打开炉门，出炉空冷，模具坯表面温度降低至室温，完成步骤3；