本發(fā)明涉及材料的熱處理工藝領(lǐng)域，具體為一種模具鋼的熱處理方法。

　　背景技術(shù)：

　　壓鑄模在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，鋁合金零件在壓鑄模成形過程中，當(dāng)熔融的鋁合金液被壓進(jìn)型腔時，型腔的表面溫度可達(dá)600℃左右。為了防止鋁合金液粘附在型腔上和型腔溫度過高，工作時必須對模具型腔頻繁地涂抹防粘涂料，由此造成型腔表面溫度的反復(fù)升降。為確保其良好的導(dǎo)熱性和耐熱疲勞性，通常采用3cr2w8v壓鑄模對鋁合金零件進(jìn)行壓鑄成形，但是鋁合金零件壓鑄模由于其成形特點(diǎn)，常常存在粘模、侵蝕、熱疲勞、磨損等現(xiàn)象。影響壓鑄模使用的因素較多，如壓鑄件的結(jié)構(gòu)、模具材料及熱處理、壓鑄模的結(jié)構(gòu)與制造工藝、壓鑄工藝參數(shù)的選擇等。

　　熱處理可以改變材料的金相組織，保證模具零件必要的強(qiáng)度和剛度、高溫下的尺寸穩(wěn)定性、抗熱疲勞性能和材料的切削性能等，對3cr2w8v壓鑄模的使用壽命起著非常重要的作用，因此，正確的熱處理工藝是提高3cr2w8v壓鑄模使用壽命的一個關(guān)鍵。因此，為了提高鍛模的斷裂韌性和耐磨性，以延長模具的使用壽命，急需開發(fā)一種新的熱處理工藝。針對上述情況，公開號為cn201410723688.6，cn201210264588.2，cn201010148982.0的專利申請都提出了針對不同模具鋼的熱處理方法，但是上述方法針對性較強(qiáng)，效果并不是很理想。

　　技術(shù)實現(xiàn)要素：

　　本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中壓鑄模熱處理效果不理想，模具使用壽命短的問題，提出了一種模具鋼的熱處理方法，能夠有效延長鍛模的使用壽命。

　　為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種模具鋼的熱處理方法，包括以下步驟：退火工藝、淬火工藝、回火工藝、鹽浴工藝和離子硫氮共滲工藝。

　　（1）退火工藝

　　將鍛件安裝于箱式爐中加熱至800~850℃，保溫140~150min，隨爐冷卻至730~750℃再保溫160~180min，以30℃/h的限速冷卻至480~500℃，再升溫至550℃進(jìn)行去氫退火，然后出爐空冷至室溫。

　　（2）淬火工藝

　　預(yù)先準(zhǔn)備三個不同溫度的鹽浴爐，分別是550~600℃的分級鹽浴爐，850~900℃中溫鹽浴爐，1130~1450℃的高溫鹽浴爐。將鍛件先置于分級鹽浴爐中預(yù)熱20~25min，然后迅速轉(zhuǎn)入中溫鹽浴爐中再預(yù)熱15~18min，隨后轉(zhuǎn)入高溫鹽浴爐中保溫10~12min，取出投入550~600℃的分級鹽浴爐中進(jìn)行冷卻，停留時間為16~20min，待內(nèi)外溫度一致后，取出放入預(yù)先加熱到260~280℃的熔融硝鹽中繼續(xù)冷卻，停留時間為20~25min，取出空冷。

　　所述分級鹽浴爐的鹽浴的成分為：nacl、bacl2、cacl2，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：21％、31％、48％。

　　所述中溫鹽浴爐的鹽浴的成分為：bacl2、kcl，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：50％、50％。

　　所述高溫鹽浴爐的鹽浴的成分為100％bacl2。

　　所述熔融硝鹽的成分為：nano3、kno3，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：45％、55％。

　　（3）回火工藝

　　將淬火后的鍛件置于箱式爐中進(jìn)行兩次高溫回火，第一次回火加熱溫度為180~220℃，保溫時間為90~100min，用油冷卻，隨后再進(jìn)行第二次回火，加熱溫度為160~200℃，保溫時間0.8~1h。

　　（4）鹽浴工藝

　　將精加工后的回火的鍛件置于氮碳共滲溫度為530~600℃下保溫1.5~3h后，在380~400℃氧化溫度保溫20~30min。

　　（5）離子硫氮共滲工藝

　　鍛件放置在加熱至550~580℃的離子氮化爐設(shè)備，共滲劑體積分?jǐn)?shù)之比為so2：nh3：乙醇＝1：8：1，真空度為260~400pa，共滲時間為1.8~2h。

　　本發(fā)明通過對模具鋼熱處理工藝進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，有效改善了3cr2w8v鋼鋁合金壓鑄模的硬度、韌性及其耐磨性，此外，3cr2w8v鋼鋁合金壓鑄模經(jīng)離子硫氮共滲處理后，型腔的耐磨性和抗咬合性得到明顯提高，模具壽命比未經(jīng)共滲時提高2~4倍，產(chǎn)品的表面光亮度也有明顯的提高，延長了壓鑄模的使用壽命，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

　　具體實施方式

　　下面通過具體實施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但不局限于以下實施例。

　　一種模具鋼的熱處理方法，包括以下步驟：退火工藝、淬火工藝、回火工藝、鹽浴工藝和離子硫氮共滲工藝。

　　（1）退火工藝

　　將鍛件安裝于箱式爐中加熱至850℃，保溫150min，隨爐冷卻至730℃再保溫180min，以30℃/h的限速冷卻至490℃，再升溫至550℃進(jìn)行去氫退火，然后出爐空冷至室溫，等溫退火后鍛件的硬度為220~250hbs。

　　（2）淬火工藝

　　預(yù)先準(zhǔn)備三個不同溫度的鹽浴爐，分別是550℃的分級鹽浴爐，850℃中溫鹽浴爐，1130℃的高溫鹽浴爐。將鍛件先置于分級鹽浴爐中預(yù)熱25min，然后迅速轉(zhuǎn)入中溫鹽浴爐中再預(yù)熱18min，隨后轉(zhuǎn)入高溫鹽浴爐中保溫12min，取出投入560℃的分級鹽浴爐中進(jìn)行冷卻，停留時間為16min，待內(nèi)外溫度一致后，取出放入預(yù)先加熱到260℃的熔融硝鹽中繼續(xù)冷卻，停留時間為20min，取出空冷，淬火后硬度為50~55hrc。

　　所述分級鹽浴爐的鹽浴的成分為：nacl、bacl2、cacl2，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：21％、31％、48％。

　　所述中溫鹽浴爐的鹽浴的成分為：bacl2、kcl，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：50％、50％。

　　所述高溫鹽浴爐的鹽浴的成分為100％bacl2。

　　所述熔融硝鹽的成分為：nano3、kno3，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：45％、55％。

　　（3）回火工藝

　　將淬火后的鍛件置于箱式爐中進(jìn)行兩次高溫回火，第一次回火加熱溫度為200℃，保溫時間為90min，用油冷卻，隨后再進(jìn)行第二次回火，加熱溫度為180℃，保溫時間1h，回火后硬度為44~46hrc。

　　（4）鹽浴工藝

　　將精加工后的回火的鍛件置于氮碳共滲溫度為550下保溫2h后，在氧化溫度為390℃保溫20min。

　　（4）離子硫氮共滲工藝

　　鍛件放置在加熱至550℃的離子氮化爐設(shè)備，共滲劑體積分?jǐn)?shù)之比為so2：nh3：乙醇＝1：8：1，真空度為350pa，共滲時間2h，滲層硬度高于1000hv。

　　本實施例通過對3cr2w8v模具鋼熱處理工藝進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，有效改善了模具鋼的硬度、韌性及其耐磨性，此外，經(jīng)離子硫氮共滲處理后模具鋼，型腔的耐磨性和抗咬合性得到明顯提高，模具壽命比未經(jīng)共滲時提高2~4倍，產(chǎn)品的表面光亮度也有明顯的提高。

　　以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施例，不能以其限定本發(fā)明實施的范圍，所以其等同組件的置換，或依本發(fā)明專利保護(hù)范圍所作的等同變化與修飾，都應(yīng)仍屬于本發(fā)明涵蓋的范疇。

　　技術(shù)特征：

　　技術(shù)總結(jié)

　　本發(fā)明公開了一種模具鋼的熱處理方法，包括以下步驟：退火工藝、淬火工藝、回火工藝、鹽浴工藝和離子硫氮共滲工藝。本發(fā)明通過對模具鋼熱處理工藝進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，有效改善了模具鋼的硬度、韌性及其耐磨性，此外，模具鋼經(jīng)離子硫氮共滲處理后，型腔的耐磨性和抗咬合性得到明顯提高，模具壽命比未經(jīng)共滲時提高2~4倍，產(chǎn)品的表面光亮度也有明顯的提高，延長了壓鑄模的使用壽命，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

　　技術(shù)研發(fā)人員：劉鵬宇

　　受保護(hù)的技術(shù)使用者：劉鵬宇

　　技術(shù)研發(fā)日：2018.05.18

　　技術(shù)公布日：2019.10.18