專利名稱：壓鑄模用h13類鋼的淬火工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種H13類鋼的熱處理工藝，特別是涉及該類鋼種的淬火工藝。
背景技術：
目前，壓鑄模通常使用H13類鋼，其淬火工藝采用真空高壓氣淬的工藝，經這種工 藝處理過的工件具有表面無氧化脫碳、工件變形小的特點，基本上可避免淬火開裂，所以在 行業內被廣泛采用。然而，這種淬火工藝也有巨大的缺點，表現在淬火冷卻階段工件中低溫 (約550°C以下)冷卻速度偏低，這意味著工件在貝氏體轉變區冷卻速度偏低，淬火過程容 易出現壓鑄模不希望出現的貝氏體，如果出現上貝氏體，將嚴重影響模具的使用壽命，同時 由于冷卻速度低，工件將保留一定的殘余奧氏體，導致工件的綜合性能降低。而且工件有效 厚度越厚，則其內部組織越差、綜合性能越差。
發明內容
為解決上述問題，本發明提供一種壓鑄模用H13類鋼的淬火工藝，其可以有效解 決上述問題，避免處理件(工件)內出現貝氏體和殘余奧氏體，可以極大地提高模具的使用 壽命和綜合性能，而且十分適合厚度較大、形狀復雜 的工件淬火。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種壓鑄模用H13類鋼的淬火工藝，包括以下步驟a)、分級加熱階段將處理件置于真空高壓氣淬爐進行多次分級加熱和保溫；b)、N2冷卻階段向裝有處理件的真空高壓氣淬爐中充入N2,將處理件冷卻到心部 溫度為 590-620°C ；C)、油冷階段將步驟b)所得的處理件從真空高壓氣淬爐取出，置于裝有淬火油 的油爐中，并冷卻至處理件心部溫度為90-110°C，之后取出所得處理件，轉入回火爐回火。如果是大型復雜處理件，當表面與心部溫差太大時容易開裂。在組織轉變穩定區 保溫是為了在油冷前減少熱應力。同時在真空爐內保溫工藝容易控制，處理件不會氧化脫 碳。因此，作為上述技術方案的進一步改進，所述步驟b)之后還可以有保溫的步驟，使得處 理件的表面溫度和心部溫度差不超過50°C，且本步驟在真空爐內進行。在工件浸入油爐時，為了減少工件與淬火油之間的溫差，設計的油爐應具有加熱 和恒溫的功能，油溫可視工件的大小、復雜程度、裝爐量在90-120°C選用。選用的淬火油適 合在此溫度區使用。這樣既保證了淬火性能，又減低了開裂風險。作為上述技術方案的進一步改進，所述分級加熱階段包括以下步驟a)、將真空高壓氣淬爐抽真空至爐內氣壓為0. 8-1. OXliT1Pa,后充入高純的壓力在 IO-IOOOPa的N2進行保護；高純是保證冷卻介質N2中含氧量不至于氧化處理件和爐膛，一 般真空熱處理都有要求99. 99%以上的N2。b)、以5-10°C /min升溫速率加熱升溫，當爐膛溫度達到600-650°C時進行保溫，直 到處理件表面與心部溫度相差小于50°C ；
c)、以5_8°C /min升溫速率繼續加熱升溫，當爐膛溫度達到800-850°C時進行保 溫，直到處理件表面與心部溫度相差小于50°C ；d)、以8-10°C /min升溫速率繼續加熱升溫，當爐膛溫度達到980-1050°C時進行保 溫，到處理件完全透熱后繼續保溫15-30分鐘。本發明的有益效果是本發明方法將處理件加熱和高、中溫階段冷卻在高壓氣淬爐內進行，使得產品具有真空高壓氣淬表面無氧化脫碳和高中溫冷卻速度較快的優點，由于真空高壓氣淬爐內可 通過熱電偶監控實際溫度，隨時進行工藝修正，同時當表面和心部溫差較大時，可在組織轉 變穩定區進行等溫，減少溫差，從而減低淬火裂紋產生的幾率，可一定程度控制變形量。而在材料淬火組織轉變穩定溫度區時進行處理件淬火冷卻介質的變換，即將處理 件從真空高壓氣淬爐冷卻轉移到淬火油爐冷卻，則可以利用淬火油爐冷卻速度快的特點使 冷卻曲線快速避開貝氏體組織轉變區，進入馬氏體組織轉變區，使處理件微觀組織盡可能 轉變為馬氏體，減少或避免沿晶界析出的碳化物、貝氏體和殘余奧氏體，從而提高處理件的 綜合機械性能，提高模具使用的可靠性。尤其適合于較大型和復雜的工件淬火，在不開裂的 情況下保證工件的淬火質量。
下面結合附圖對本發明做進一步說明圖1是本發明淬火工藝曲線示意圖。圖2是現有技術中真空高壓氣淬工藝所得組織最終回火后所得工件表層組織金 相照片；圖3是本發明工藝所得組織最終回火后所得工件表層組織金相照片。
具體實施例方式本發明的一種壓鑄模用H13類鋼的淬火工藝，包括以下步驟a)、分級加熱階段將處理件置于真空高壓氣淬爐進行多次分級加熱和保溫；b)、N2冷卻階段向裝有處理件的真空高壓氣淬爐中充入N2,將處理件冷卻到心部 溫度為 590-620°C ；C)、油冷階段將步驟b)所得的處理件從真空高壓氣淬爐取出，置于裝有淬火油 的油爐中，并冷卻至處理件心部溫度為90-110°C，之后取出所得處理件，轉入回火爐回火。下面結合圖1和具體實施例對本發明作詳細闡述實施例1將真空高壓氣淬爐抽真空至爐內氣壓為0. SXliT1Pa,后充入壓力為IOOPa的高純 N2進行保護；以5°C /min升溫速率加熱升溫，當爐膛溫度達到600°C時進行保溫，直到處理 件表面與心部溫度相差小于50°C ；繼續以5°C /min升溫速率繼續加熱升溫，當爐膛溫度達 到800°C時進行保溫，直到處理件表面與心部溫度相差小于50°C ；接著以10°C /min升溫速 率繼續加熱升溫，當爐膛溫度達到980°C時進行保溫，到處理件完全透熱后繼續保溫30分 鐘。向真空高壓氣淬爐中充入N2，將處理件冷卻到心部溫度為590°C;接著將所得的處理件 從真空高壓氣淬爐取出，置于裝有淬火油的油爐中，淬火油溫度為105°C，并冷卻至處理件心部溫度為90°C，之后取出所得處理件，轉入回火爐回火。實施例2將真空高壓氣淬爐抽真空至爐內氣壓為1. OXliT1Pa,后充入壓力為IOOOPa的高純N2進行保護；以8°C /min升溫速率加熱升溫，當爐膛溫度達到650°C時進行保溫，直到處理 件表面與心部溫度相差小于50°C ；繼續以8°C /min升溫速率繼續加熱升溫，當爐膛溫度達 到850°C時進行保溫，直到處理件表面與心部溫度相差小于50°C ；接著以8V /min升溫速 率繼續加熱升溫，當爐膛溫度達到1050°C時進行保溫，到處理件完全透熱后繼續保溫15分 鐘。向真空高壓氣淬爐中充入N2,將處理件冷卻到心部溫度為620°C，并在真空爐內進行保 溫，使得處理件的表面溫度和心部溫度差不超過50°C ；接著將處理件從真空高壓氣淬爐取 出，置于裝有淬火油的油爐中，并冷卻至處理件心部溫度為110°C，之后取出所得處理件，轉 入回火爐回火。實施例3將真空高壓氣淬爐抽真空至爐內氣壓為0. 9乂10_中￡1，后充入高純壓力為IOPa的N2 進行保護；以6°C /min升溫速率加熱升溫，當爐膛溫度達到625°C時進行保溫，直到處理件 表面與心部溫度相差小于50°C ；繼續以6°C /min升溫速率繼續加熱升溫，當爐膛溫度達到 840°C時進行保溫，直到處理件表面與心部溫度相差小于50°C;接著以9°C /min升溫速率繼 續加熱升溫，當爐膛溫度達到1000°C時進行保溫，到處理件完全透熱后繼續保溫20分鐘。 向真空高壓氣淬爐中充入N2,將處理件冷卻到心部溫度為600°C，接著將處理件從真空高壓 氣淬爐取出，置于裝有淬火油的油爐中，并冷卻至處理件心部溫度為100°C，之后取出所得 處理件，轉入回火爐回火。應當注意到的是，分級加熱階段可以進行多次，本發明優選采用三次分級加熱。參考圖2，現有技術中真空高壓氣淬工藝所得到的淬火馬氏體組織最終經過回火 后得到的工件表層回火馬氏體組織，可以看到，其回火馬氏體組織較為粗糙，顆粒較大，內 部含有較多殘留奧氏體組織，組織的轉變很不充分。參考圖3，為本發明淬火工藝所得組織 最終回火后所得工件表層回火馬氏體組織，可以看到，其組織轉變充分，細膩均勻，鮮有殘 留奧氏體組織存在，由于回火馬氏體是由淬火馬氏體組織轉變而來，由此可知，本發明淬火 工藝所得的淬火馬氏體組織非常充分，沒有其他雜項組織存在。當然，本發明創造并不局限于上述實施方式，熟悉本領域的技術人員在不違背本 發明精神的前提下還可作出等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利 要求所限定的范圍內。
權利要求
一種壓鑄模用H13類鋼的淬火工藝，其特征在于，包括以下步驟a)、分級加熱階段將處理件置于真空高壓氣淬爐進行多次分級加熱和保溫；b)、N2冷卻階段向裝有處理件的真空高壓氣淬爐中充入N2，將處理件冷卻到心部溫度為590-620℃；c)、油冷階段將步驟b)所得的處理件從真空高壓氣淬爐取出，置于裝有淬火油的油爐中，并冷卻至處理件心部溫度為90-110℃，之后取出所得處理件，轉入回火爐回火。
2.根據權利要求1所述的壓鑄模用H13類鋼的淬火工藝，其特征于所述步驟b)之后 還有保溫的步驟，使得處理件的表面溫度和心部溫度差不超過50°C。
3.根據權利要求1所述的壓鑄模用H13類鋼的淬火工藝，其特征于所述分級加熱階 段包括以下步驟a)、將真空高壓氣淬爐抽真空至爐內氣壓為0.8-1. OXlO-1Pa,后充入壓力在IO-IOOOPa 的N2進行保護；b)、以5-10°C/min升溫速率加熱升溫，當爐膛溫度達到600-650°C時進行保溫，直到處 理件表面與心部溫度相差小于50°C ；c)、以5-8°C/min升溫速率繼續加熱升溫，當爐膛溫度達到800-850°C時進行保溫，直 到處理件表面與心部溫度相差小于50°C ；d)、以8-10°C/min升溫速率繼續加熱升溫，當爐膛溫度達到980-1050°C時進行保溫， 到處理件完全透熱后繼續保溫15-30分鐘。
全文摘要
本發明公開了一種壓鑄模用H13類鋼的淬火工藝。其包括以下步驟分級加熱階段、N2冷卻階段和油冷階段。本發明在材料淬火組織轉變穩定溫度區時進行處理件淬火冷卻介質的變換，即將處理件從真空高壓氣淬爐冷卻轉移到淬火油爐冷卻，則可以利用淬火油爐冷卻速度快的特點使冷卻曲線快速避開貝氏體組織轉變區，進入馬氏體組織轉變區，使處理件微觀組織盡可能轉變為馬氏體，減少或避免沿晶界析出的碳化物、貝氏體和殘余奧氏體，從而提高處理件的綜合機械性能，提高模具使用的可靠性。尤其適合于較大型和復雜的工件淬火，在不開裂的情況下保證工件的淬火質量。
文檔編號C21D1/19GK101818234SQ20101015601
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月20日 優先權日2010年4月20日
發明者劉桂平, 馬廣興 申請人:廣州市型腔模具制造有限公司