一种锻件模具热处理方法与流程

1.本发明涉及机械加工领域，具体说是热加工领域的一种锻件模具调质 表面热处理方法。


背景技术：

2.模具热处理是模具制造中的关键工艺之一，直接关系到模具的制造精度、力学性能(如强度等)、使用寿命以及制造成本，是保证模具质量和使用寿命的重要环节。正确选用合理的热处理工艺，对充分发挥材料的潜在性能、减少能耗、降低成本、提高模具的质量和使用寿命都将起到重大的作用。
3.模具钢的常规热处理主要包括退火、正火、淬火和回火。当前模具热处理技术发展较快的领域是真空热处理技术和模具的表面氮化技术，但此两种方法都有一定的局限性，真空热处理的模具变形小、表面无氧化、整体综合强度高，但表面硬度稍低，耐磨性稍差；表面氮化处理的模具，模具表面的氮化层硬度、耐磨性高，但模具整体综合强度低。因此迫切需要一种新的方法来解决各自的缺陷。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种新的模具热处理工艺方法，进一步提高模具使用寿命，该方法应用于锻件模具整体热处理及表面热处理，所述热处理方法应用后，h13材料的模具可大幅度提高使用寿命。具体方法是：
5.一种锻件模具热处理方法，针对h13模具钢，在真空调质处理基础上，增加模具表面氮化处理；
6.真空调质处理是指h13材料模具分别经过真空淬火和真空回火工艺处理；所述真空淬火是指：h13材料模具由常温随炉30分钟加热至650℃-655℃，保温240分钟，然后30分钟内加热至850℃-855℃，保温180分钟，再在20分钟内加热至1030℃-1035℃，然后在60℃-80℃的冷却油中淬火；
7.所述真空回火包括三次回火，一次回火是在580℃-640℃炉中保温360分钟后，氮气冷却；二次回火是指在580℃-620℃炉中保温360分钟后，氮气冷却；三次回火是指560℃-600℃炉中保温360分钟后，氮气冷却；
8.表面氮化处理工艺是指：在245℃-255℃炉中保温59-61分钟，然后加热至395℃-405℃保温59-61分钟，最后加热至555℃-565℃，氮碳共渗355-365分钟。
9.上述锻件模具热处理方法为组合式热处理，通过真空热处理使模具具备较高的整体综合强度，再通过表面氮化处理使模具表面具备更高的硬度及更优良的耐磨性，并通过对模具顶杆孔等易产生疲劳裂纹的位置进行防渗处理，防止模具锻打过程产生的早期疲劳，从而提高模具使用寿命。
10.模具淬火加热时，在真空炉内分三个阶段进行逐步加热升温，保证模具整体温度的均匀性，提高淬火后模具整体强韧性和回火抗力。
11.模具淬火后通过三次回火，减少残余奥氏体在钢中的残留，使模具回火后组织均匀，提高模具最终的强韧性，使模具具备更高的综合强度。
12.模具氮化时，在氮化炉内分三个阶段进行逐步加热升温，保证模具整体温度的均匀性，同时在氮碳共渗前第二阶段的保温过程，是对模具的预氧化处理，可提高最终第三阶段氮碳共渗的效率，节约氮化时间。
13.本发明的优点是：
14.通过真空热处理 表面氮化这种组合式热处理方法，使锻件模具即具备较高的整体综合强度，又具备更高的表面硬度及耐磨性，从而大大提高模具寿命，降低锻件成本，具备较好的应用前景。
附图说明
15.图1为真空淬火工艺曲线；
16.图2为真空回火工艺曲线；
17.图3为氮化热处理工艺曲线。
具体实施方式
18.针对某种h13模具钢材料的，需真空热处理的锻件模具，在模具成型前，采用真空热处理进行模具整体处理，使模具具备较高的整体硬度。之后，再进行模具的型腔表面加工，加工后的模具再采用表面氮化处理，使模具具备更高的表面硬度及耐磨性，其工艺流程及参数如下：
19.1、工艺流程：
20.模块下料-粗加工-真空调质-精加工成型-表面氮化-表面抛光
21.2、工艺参数：
22.实施例1
23.真空淬火：h13材料模具由常温随炉30分钟加热至650℃，保温240分钟，然后30分钟内加热至855℃，保温180分钟，再在20分钟内加热至1035℃，然后在70℃的冷却油中淬火；
24.真空回火：包括三次回火，一次回火是在580℃炉中保温360分钟后，氮气冷却；二次回火是指在600℃炉中保温360分钟后，氮气冷却；三次回火是指600℃炉中保温360分钟后，氮气冷却；
25.表面氮化：在250℃炉中保温59分钟，然后加热至400℃保温60分钟，最后加热至555℃，氮碳共渗355分钟。
26.实施例2
27.真空淬火：h13材料模具由常温随炉30分钟加热至653℃，保温240分钟，然后30分钟内加热至852℃，保温180分钟，再在20分钟内加热至1032℃，然后在60℃的冷却油中淬火；
28.真空回火：包括三次回火，一次回火是在640℃炉中保温360分钟后，氮气冷却；二次回火是指在620℃炉中保温360分钟后，氮气冷却；三次回火是指580℃炉中保温360分钟后，氮气冷却；
29.表面氮化：在255℃炉中保温61分钟，然后加热至405℃保温59-61分钟，最后加热至565℃，氮碳共渗365分钟。
30.实施例3
31.真空淬火：h13材料模具由常温随炉30分钟加热至655℃，保温240分钟，然后30分钟内加热至850℃，保温180分钟，再在20分钟内加热至1030℃，然后在80℃的冷却油中淬火；
32.真空回火：包括三次回火，一次回火是在610℃炉中保温360分钟后，氮气冷却；二次回火是指在580℃炉中保温360分钟后，氮气冷却；三次回火是指560℃炉中保温360分钟后，氮气冷却；
33.表面氮化：在245℃炉中保温60分钟，然后加热至395℃保温59-61分钟，最后加热至560℃，氮碳共渗360分钟。
34.按上述过程处理后的模具，具备较高的整体综合强度的同时，具有比普通模具更高的表面硬度及耐磨性，从而使模具具备比普通处理方式处理的模具具有更高的使用寿命，降低模具及锻件成本。
35.按本发明的方法热处理后，h13材料模具基体硬度、表面硬度和模具锻打零件数量对比如表1：
36.表1
[0037][0038]
从表1中可见，本发明的模具基本硬度提高，表面硬度达到680(hv)左右，模具锻打零件数量达到4000(件)以上，明显优于同种材料普通调质模具。


技术特征：
1.一种锻件模具热处理方法，其特征在于：针对h13模具钢，在真空调质处理基础上，增加模具表面氮化处理；真空调质处理是指h13材料模具分别经过真空淬火和真空回火工艺处理；所述真空淬火是指：h13材料模具由常温随炉30分钟加热至650℃-655℃，保温240分钟，然后30分钟内加热至850℃-855℃，保温180分钟，再在20分钟内加热至1030℃-1035℃，然后在60℃-80℃的冷却油中淬火；所述真空回火包括三次回火，一次回火是在580℃-640℃炉中保温360分钟后，氮气冷却；二次回火是指在580℃-620℃炉中保温360分钟后，氮气冷却；三次回火是指560℃-600℃炉中保温360分钟后，氮气冷却；表面氮化处理工艺是指：在245℃-255℃炉中保温59-61分钟，然后加热至395℃-405℃保温59-61分钟，最后加热至555℃-565℃，氮碳共渗355-365分钟。2.根据权利要求1所述的锻件模具热处理方法，其特征在于：上述锻件模具热处理方法为组合式热处理，通过真空热处理使模具具备较高的整体综合强度，再通过表面氮化处理使模具表面具备更高的硬度及更优良的耐磨性，并通过对模具顶杆孔等易产生疲劳裂纹的位置进行防渗处理，防止模具锻打过程产生的早期疲劳，从而提高模具使用寿命。3.根据权利要求1所述的锻件模具热处理方法，其特征在于：模具淬火加热时，在真空炉内分三个阶段进行逐步加热升温，保证模具整体温度的均匀性，提高淬火后模具整体强韧性和回火抗力。4.根据权利要求1所述的锻件模具热处理方法，其特征在于：模具淬火后通过三次回火，减少残余奥氏体在钢中的残留，使模具回火后组织均匀，提高模具最终的强韧性，使模具具备更高的综合强度。5.根据权利要求1所述的锻件模具热处理方法，其特征在于：模具氮化时，在氮化炉内分三个阶段进行逐步加热升温，保证模具整体温度的均匀性，同时在氮碳共渗前第二阶段的保温过程，是对模具的预氧化处理，可提高最终第三阶段氮碳共渗的效率，节约氮化时间。

技术总结
本发明公开一种锻件模具热处理方法，针对H13模具钢，在真空调质处理基础上，增加模具表面氮化处理；本发明的优点是：使模具在具备较高的整体综合强度的基础上，进一步提高模具表面硬度及耐磨性，并通过对模具顶杆孔等易产生疲劳裂纹的位置进行防渗处理，防止模具锻打过程产生的早期疲劳，从而提高模具寿命，具有较好的应用前景。好的应用前景。好的应用前景。


技术研发人员：张峰 孙国峰 焉永才 侯军 石晓华 汤健
受保护的技术使用者：辽宁五一八内燃机配件有限公司
技术研发日：2021.11.18
技术公布日：2022/2/18