專利名稱：一種中碳鋼自由鍛模具的熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種中碳鋼自由鍛模具的熱處理工藝，屬于大型鍛壓機(jī)械及模具制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前的現(xiàn)有的較大型中碳鋼自由鍛平鍛模的熱處理，一般采用淬火加低溫回火工藝，該工藝加工的特點(diǎn)是模具工作面的中心部位表面硬度不足、棱角邊緣部位硬度較高且脆、更重要的是，由于棱角邊緣部位硬度較高且脆性較大，鍛造時(shí)出現(xiàn)掉角崩邊現(xiàn)象、造成不安全現(xiàn)象，且模具的使用壽命也低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的模具工作面中心部位表面硬度不足、棱角邊緣部位硬度較高且脆造成的早期失效等問題，提高產(chǎn)品質(zhì)量和使用性能及壽命，具有工藝合理、安全可靠，便于操作等優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案將由中碳鋼制造的平鍛模打擊工件的工作面朝上放在網(wǎng)筐里置入井式電爐中500°C預(yù)熱，到溫后保溫2小時(shí)，然后隨爐升溫至900°C，再保溫4小時(shí)，此階段爐內(nèi)通甲醇?xì)怏w保護(hù)；吊出后將平鍛模工作面朝上，置于朝下吹的風(fēng)扇之下吹風(fēng)，風(fēng)冷至模具工作面的中心部位表面至580-630°C，再置入另一井式回火電爐中580°C，保溫I小時(shí)進(jìn)行正火，此時(shí)爐溫會(huì)因模具散熱從580°C升溫580-700°C范圍，再將平鍛模置入鹽浴爐860°C整體加熱、到溫保溫3小時(shí)，出爐后在空氣中預(yù)冷確，至其工作面棱邊處的最高溫度在于650-680°C之間，依然是模具工作面朝上浸入淬火液中淬火冷卻，但深度不大于10mm，且輔助一定壓力的高壓淬火液噴射冷卻模具工作面中心部位，進(jìn)行淬火，當(dāng)模具工作面中心部位溫度達(dá)到80-120°C時(shí)，不直接冷透到室溫，迅速轉(zhuǎn)入低溫鹽浴爐低溫回火，此方法可有效地減少模具淬火的開裂傾向。該工藝加工的中碳鋼平鍛模通過一次等溫正火細(xì)化了晶粒，優(yōu)化了組織與性能，而淬火前的預(yù)冷致使邊棱角處金相組織轉(zhuǎn)變?yōu)樗魇象w，有效地降低了平鍛模工作面邊棱角處的硬度和脆性，塑性及應(yīng)變能力加強(qiáng)， 鍛打沖擊時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)邊棱角崩斷飛出；浸入淬火液中冷卻并輔助一定壓力的高壓淬火液噴射冷卻模具工作面中心部位進(jìn)行淬火冷卻，有效地提高了該處的冷卻速度，有效避免該處金相組織向索氏體轉(zhuǎn)變，而轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，解決了模具工作面中心部位無法淬硬的問題， 工作面中心部位硬度及強(qiáng)度均較高，正適合迎接鍛打工件時(shí)所受高強(qiáng)度的反向沖擊。由于模具的體積較大，且為中碳鋼制造，淬透性較低，除工作面中心部位淬硬外，其它非工作面硬度均不高、熱處理后的金相組織為細(xì)索氏體+鐵素體組織。根據(jù)需要可增加多溫度段預(yù)熱及預(yù)熱時(shí)間改變，改變正火加熱溫度與時(shí)間、正火采用風(fēng)冷或空冷、淬火加熱的溫度、時(shí)間調(diào)整、改變淬火液成分、壓力和回火溫度及時(shí)間等。本發(fā)明的有益效果是I、正火分?jǐn)嗌郎乜墒拐麄€(gè)鍛模溫度均勻，有效地降低熱應(yīng)力和變形。2、淬火前增加一次等溫正火工序可以細(xì)化模具內(nèi)部的金相組織、提高熱處理后模具的沖擊韌性和強(qiáng)度。同時(shí)減少再次加熱時(shí)的加熱時(shí)間和耗電量。3、淬火前的預(yù)冷使得邊棱角處發(fā)生向組織較軟的鐵素體+索氏體轉(zhuǎn)變，硬度、脆性降低、塑性提高、不易出現(xiàn)邊棱角崩斷飛出，導(dǎo)致出現(xiàn)安全問題。4、浸入淬火液中冷卻并輔助一定壓力的高壓淬火液噴射冷卻模具工作面中心部位進(jìn)行淬火冷卻，有效地提高了該處的冷卻速度，有效避免該處金相組織向索氏體轉(zhuǎn)變，而轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，解決了體積較大中碳鋼模具淬透性差，模具工作面中心部位無法淬硬的問題。由于工作面中心部位硬度及強(qiáng)度均較高，正適合迎接鍛打工件時(shí)所受高強(qiáng)度的反向沖擊。5、淬火后不冷卻到室溫，可以有效地降低模具淬火的開裂傾向。6、由于模具體除工作面中心部位被有效硬化外，其它非工作面均為塑性和沖擊韌性較好的細(xì)索氏體組織，有利于整個(gè)模具的抗沖擊性。


附圖I為本發(fā)明的熱處理工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，
圖中，1，等溫正火工藝區(qū)段A為采用階梯加熱的預(yù)熱溫度，B為加熱溫度，C為等溫溫度；2，預(yù)冷淬火工藝區(qū)段D為加熱溫度，預(yù)冷時(shí)邊角棱處發(fā)生相變，心部組織未發(fā)生相變，淬火時(shí)工作面發(fā)生奧氏體向馬氏體的相變；3，低溫回火工藝區(qū)段E為回火溫度汀代表縱坐標(biāo)為溫度，t代表橫坐標(biāo)為時(shí)間。附圖2為本發(fā)明的自由鍛平鍛模浸液淬火，輔上工作面噴液淬火的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖， 圖中，1，網(wǎng)筐，2，自由鍛平鍛模；3，帶壓噴液噴嘴，4、壓力噴出淬火液；5，淬火液水平
面及溢流槽。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。附圖2中的自由鍛平鍛模2，由中碳45#鋼制成，其外形尺寸為打擊工件的工作面為400X300總厚260。打擊工作平面朝上放在網(wǎng)筐里置入井式電爐中500°C預(yù)熱、到溫保溫2小時(shí)，然后隨爐升溫至900°C、到溫保溫4小時(shí)，吊出后將平鍛模工作面朝上，置于朝下吹的風(fēng)扇之下吹風(fēng)，風(fēng)冷至模具工作面的中心部位表面至580-630°C，再置入另一井式回火電爐中580°C保溫I小時(shí)做等溫正火，此時(shí)爐溫會(huì)因模具散熱從580°C升溫至580-700°C 范圍，再置入鹽浴爐860°C整體加熱、到溫保溫3小時(shí)，出爐后淬火前在空氣中預(yù)冷確、預(yù)冷至其工作面棱邊處的最高溫度在650-680°C之間，迅速將模具工作面朝上水平浸入5%NaCl 常溫下的水溶液中淬火冷卻,但工作面的浸入深度不大于10_，由于裝有淬火液的淬火水槽設(shè)有溢流槽，可以保持淬火液的水平面高度不變。且輔助壓力O. 2-0. 3MPA的高壓5%NaCl 水溶液由噴嘴中噴射向模具上表面，以加強(qiáng)模具工作面中心部位的冷卻，當(dāng)該中心部位冷卻到80-120°C時(shí)，迅速吊出工件并轉(zhuǎn)入180°C的低溫鹽浴爐中，進(jìn)行保溫并做300 min的低溫回火，回火后出爐空冷到室溫。淬火后的模具工作面中心部位硬度大于HRC42，工作面中心部位表面金相組織為淬火馬氏體；工作面邊角棱處硬度小于HRC30，組織為細(xì)索氏體、珠光體和鐵素體。其它非工作面硬度均不高、金相組織為細(xì)索氏體組織。上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種中碳鋼自由鍛模具的熱處理工藝，將由中碳鋼制造的平鍛模打擊工件的工作面朝上放在網(wǎng)筐里置入井式電爐中500°c預(yù)熱、保溫2小時(shí)；再繼續(xù)加熱至900°C，此時(shí)爐內(nèi)通甲醇?xì)怏w保護(hù)，并保溫4小時(shí)；吊出后將平鍛模工作面朝上，置于朝下吹的風(fēng)扇之下吹風(fēng)，風(fēng)冷至模具工作面的中心部位表面至580-630°C ;再置入另一井式回火電爐中580°C保溫I小時(shí)，進(jìn)行正火，此時(shí)爐溫會(huì)因模具散熱從580°C升溫580-700°C范圍，再將平鍛模置入鹽浴爐860°C整體加熱、并保溫3小時(shí)；工件出爐后、淬火前在空氣中冷確，預(yù)冷至其工作面棱邊處的最高溫度在650-680°C之間；依然是模具工作面朝上水平浸入淬火液中冷卻，但深度不大于10mm，且輔助高壓淬火液噴射冷卻模具工作面中心部位，進(jìn)行淬火；當(dāng)模具工作面中心部位溫度達(dá)到80-120°C時(shí)，不直接冷透到室溫，迅速轉(zhuǎn)入低溫鹽浴爐180°C、6小時(shí)的低溫回火，以增加韌性。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種中碳鋼自由鍛模具的熱處理工藝，屬于大型鍛壓機(jī)械及模具制造技術(shù)領(lǐng)域。是一種自由鍛平鍛模的熱處理工藝，包括預(yù)熱→加熱→風(fēng)冷→再加熱→預(yù)冷→淬火→低溫回火組成，通過等溫正火工藝區(qū)段，預(yù)冷淬火工藝區(qū)段和低溫回火工藝區(qū)段的熱處理工藝，特別是在淬火階段采用了輔助高壓淬火液噴射工藝，使模具工作面中心部位，提高了淬硬深度，形成了模具邊緣部分由細(xì)化晶粒組成的較強(qiáng)韌性的組織結(jié)構(gòu)，而模具上平面中心部位由馬氏體結(jié)構(gòu)組織形成的硬度，提高了模具使用時(shí)的抗沖擊性能，同時(shí)防止了模具邊緣部位崩邊等破損，具有工藝合理，便于操作等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C21D9/00GK102586583SQ201210074409
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者韓樹 申請(qǐng)人:中國重汽集團(tuán)濟(jì)南動(dòng)力有限公司