一种用于提高热冲压模具钢强韧性的制备工艺

技术领域

本发明涉及模具制备领域，具体是一种用于提高热冲压模具钢强韧性的制备工艺。

背景技术

模具，工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具，简而言之，模具是用来制作成型物品的工具，这种工具由各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成，在进行模具的制备时，需要对钢材进行工艺处理，已获得韧性、强度和塑形都较好的钢材。

现有的模具制备工艺虽然多样，但是在进行热处理加工时，因为温度和流程控制不同，会造成差异巨大的钢材性质，所以为得到强韧性的钢材，需要对工艺进行强化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于提高热冲压模具钢强韧性的制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于提高热冲压模具钢强韧性的制备工艺，包括以下步骤：

1)一次保温：将锻造后的钢材加热到820℃-830℃，进行一次保温；

2)二次保温：保温后炉冷到700℃-710℃进行二次保温；

3)冷却出炉：将钢材以40-50℃/h的速度冷却到550℃出炉，空冷至常温；

4)机械粗加工：通过车床进行机械粗加工，得到模具毛坯；

5)预热淬火：对模具毛坯进行600℃预热，再在850℃进行预热，之后通过等温盐浴进行淬火，工件等温停留一段时间，直到贝氏体转变结束，取出空冷；

6)回火过程：模具毛坯空冷后通过三次升温回火，每次回火到预设温度后保温2h，再进行空冷；

7)精加工成型：将成品进行清理后机型机械精加工，得到成品模具。

作为本发明进一步的方案：一次保温时间控制在2-3h，通过短时间的低温预热，使得钢材内外获得一个较低的初始温度，为下一步高温预热做准备，避免直接一次预热升温造成的前期内外温差过大。

作为本发明再进一步的方案：二次保温时长控制在4-5h，通过较长时间的保温，使得钢材内外部温度充分一致。

作为本发明再进一步的方案：在工件加热奥氏体化后快冷却到贝氏体转变温度区间等温保持，等温盐浴淬火的温度控制在1030℃-1130℃。

作为本发明再进一步的方案：随着等温淬火时间的延长，贝氏体的含量增加，硬度逐渐降低，冲击韧性逐渐升高，等温淬火时间30min至60min之间，贝氏体的含量从28到59％快速提升，冲击韧性大幅提高到86％，60min之后，贝氏体的含量趋于稳定，硬度小幅下降，所以等温淬火时间控制在60min±5min。

作为本发明再进一步的方案：三次回火温度分别为560℃、585℃-650℃、560℃，目的是得到强度、塑性和韧性都较好的综合力学性能，回火后得到回火索氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着细小球状碳化物(包括渗碳体)的复相组织，力学性能:25-35HRC，可以获得强度、塑性和韧性都较好的综合力学性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明涉及一种用于提高热冲压模具钢强韧性的制备工艺，将钢材进行分级预热和等温淬火，再进行合理的温度和时间控制，使得钢材韧性好，同时回火工艺的改进，使得产品获得强度、塑性和韧性都较好的综合力学性能。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

本发明实施例中，一种用于提高热冲压模具钢强韧性的制备工艺，包括以下步骤：

1)一次保温：将锻造后的钢材加热到820℃-830℃，进行一次保温；

2)二次保温：保温后炉冷到700℃-710℃进行二次保温；

3)冷却出炉：将钢材以40-50℃/h的速度冷却到550℃出炉，空冷至常温；

4)机械粗加工：通过车床进行机械粗加工，得到模具毛坯；

5)预热淬火：对模具毛坯进行600℃预热，再在850℃进行预热，之后通过等温盐浴进行淬火，工件等温停留一段时间，直到贝氏体转变结束，取出空冷；

6)回火过程：模具毛坯空冷后通过三次升温回火，每次回火到预设温度后保温2h，再进行空冷；

7)精加工成型：将成品进行清理后机型机械精加工，得到成品模具。

一次保温时间控制在2.5h，通过短时间的低温预热，使得钢材内外获得一个较低的初始温度，为下一步高温预热做准备，避免直接一次预热升温造成的前期内外温差过大。

二次保温时长控制在4.5h，通过较长时间的保温，使得钢材内外部温度充分一致。

在工件加热奥氏体化后快冷却到贝氏体转变温度区间等温保持，等温盐浴淬火的温度控制在1 130℃。

随着等温淬火时间的延长，贝氏体的含量增加，硬度逐渐降低，冲击韧性逐渐升高，等温淬火时间30min至60min之间，贝氏体的含量从28到59％快速提升，冲击韧性大幅提高到86％，60min之后，贝氏体的含量趋于稳定，硬度小幅下降，所以等温淬火时间控制在60min。

三次回火温度分别为560℃、585℃、560℃，目的是得到强度、塑性和韧性都较好的综合力学性能，回火后得到回火索氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着细小球状碳化物(包括渗碳体)的复相组织，力学性能:25-35HRC，可以获得强度、塑性和韧性都较好的综合力学性能，回火后模具钢的晶粒较细,提高了钢的整体强韧性,使其冲击韧性的平均值达到11.97J/cm～(-1)。

实施例二：

本发明实施例中，一种用于提高热冲压模具钢强韧性的制备工艺，包括以下步骤：

1)一次保温：将锻造后的钢材加热到820℃-830℃，进行一次保温；

2)二次保温：保温后炉冷到700℃-710℃进行二次保温；

3)冷却出炉：将钢材以40-50℃/h的速度冷却到550℃出炉，空冷至常温；

4)机械粗加工：通过车床进行机械粗加工，得到模具毛坯；

5)预热淬火：对模具毛坯进行600℃预热，再在850℃进行预热，之后通过等温盐浴进行淬火，工件等温停留一段时间，直到贝氏体转变结束，取出空冷；

6)回火过程：模具毛坯空冷后通过三次升温回火，每次回火到预设温度后保温2h，再进行空冷；

7)精加工成型：将成品进行清理后机型机械精加工，得到成品模具。

一次保温时间控制在2.5h，通过短时间的低温预热，使得钢材内外获得一个较低的初始温度，为下一步高温预热做准备，避免直接一次预热升温造成的前期内外温差过大。

二次保温时长控制在4.5h，通过较长时间的保温，使得钢材内外部温度充分一致。

在工件加热奥氏体化后快冷却到贝氏体转变温度区间等温保持，等温盐浴淬火的温度控制在1 080℃。

随着等温淬火时间的延长，贝氏体的含量增加，硬度逐渐降低，冲击韧性逐渐升高，等温淬火时间30min至60min之间，贝氏体的含量从28到59％快速提升，冲击韧性大幅提高到86％，60min之后，贝氏体的含量趋于稳定，硬度小幅下降，所以等温淬火时间控制在60min。

三次回火温度分别为560℃、600℃、560℃，目的是得到强度、塑性和韧性都较好的综合力学性能，回火后得到回火索氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着细小球状碳化物(包括渗碳体)的复相组织，力学性能:25-35HRC，可以获得强度、塑性和韧性都较好的综合力学性能，回火后模具钢的平均维氏硬度为537.23HV。

实施例三：

本发明实施例中，一种用于提高热冲压模具钢强韧性的制备工艺，包括以下步骤：

1)一次保温：将锻造后的钢材加热到820℃-830℃，进行一次保温；

2)二次保温：保温后炉冷到700℃-710℃进行二次保温；

3)冷却出炉：将钢材以40-50℃/h的速度冷却到550℃出炉，空冷至常温；

4)机械粗加工：通过车床进行机械粗加工，得到模具毛坯；

5)预热淬火：对模具毛坯进行600℃预热，再在850℃进行预热，之后通过等温盐浴进行淬火，工件等温停留一段时间，直到贝氏体转变结束，取出空冷；

6)回火过程：模具毛坯空冷后通过三次升温回火，每次回火到预设温度后保温2h，再进行空冷；

7)精加工成型：将成品进行清理后机型机械精加工，得到成品模具。

一次保温时间控制在2.5h，通过短时间的低温预热，使得钢材内外获得一个较低的初始温度，为下一步高温预热做准备，避免直接一次预热升温造成的前期内外温差过大。

二次保温时长控制在4.5h，通过较长时间的保温，使得钢材内外部温度充分一致。

在工件加热奥氏体化后快冷却到贝氏体转变温度区间等温保持，等温盐浴淬火的温度控制在1 030℃。

随着等温淬火时间的延长，贝氏体的含量增加，硬度逐渐降低，冲击韧性逐渐升高，等温淬火时间30min至60min之间，贝氏体的含量从28到59％快速提升，冲击韧性大幅提高到86％，60min之后，贝氏体的含量趋于稳定，硬度小幅下降，所以等温淬火时间控制在60min。

三次回火温度分别为560℃、600℃、560℃，目的是得到强度、塑性和韧性都较好的综合力学性能，回火后得到回火索氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着细小球状碳化物(包括渗碳体)的复相组织，力学性能:25-35HRC，可以获得强度、塑性和韧性都较好的综合力学性能，回火后模具钢的摩擦系数最小耐磨性最好。

本发明的工作原理是：

本发明涉及一种用于提高热冲压模具钢强韧性的制备工艺，将钢材进行分级预热和等温淬火，再进行合理的温度和时间控制，使得钢材韧性好，同时回火工艺的改进，使得产品获得强度、塑性和韧性都较好的综合力学性能。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。