專利名稱：Nak80模具鋼的預(yù)硬化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及黑色冶金行業(yè)塑料模具鋼的預(yù)硬化處理方法，尤其是指析出強化塑料模具鋼的預(yù)硬化處理方法。
背景技術(shù)：
模具鋼是特殊的合金鋼，按用途來分，一般可分為熱作模具鋼、冷作模具鋼和塑料模具鋼。塑料模具鋼是用于塑料模具制造的原材料(塑料模具是當今塑料成形工業(yè)的重要工藝裝備，塑料制品離不開塑料模具，而塑料模具的制造首先需要塑料模具鋼。在當今的世界上，人類生活和工業(yè)發(fā)展越來越依賴于塑料制品這種新型產(chǎn)業(yè)，伴隨著塑料模具制造產(chǎn)量逐年增加，塑料模具鋼的耗用量也逐年增加。)。作為合金模具鋼的主要組成部分——塑料模具鋼，一般可分為組織強化塑料模具鋼(組織強化塑料模具鋼是依靠馬氏體和貝氏體組織獲得強化)和析出強化塑料模具鋼(析出強化塑料模具鋼是依靠金屬相析出獲得強化)。為了保證塑料模具鋼(包括組織強化塑料模具鋼和析出強化塑料模具鋼)在加工制造塑料模具時具備良好的加工性能、鏡面拋光性能以及尺寸穩(wěn)定性，冶金生產(chǎn)企業(yè)(鋼鐵制造商)在制造塑料模具鋼的時候應(yīng)將塑料模具鋼的出廠交貨的硬度控制在較窄(一定)的范圍內(nèi)，以滿足模具鋼用戶(模具制造商)的模具加工所具備的性能，這種冶金生產(chǎn)企業(yè)采用一種熱處理工藝將塑料模具鋼的交貨硬度控制在較窄(一定)范圍內(nèi)的方法稱之為預(yù)硬化處理方法。
屬于析出強化塑料模具鋼的NAK80鋼，其預(yù)硬化處理的交貨硬度控制是HRC38～HRC43范圍。目前，冶金企業(yè)生產(chǎn)的NAK80析出強化塑料模具鋼，預(yù)硬化處理工藝流程為鋼材鍛造→退火→加熱→均熱(860℃～920℃)→淬火→高溫回火(670℃～690℃)→中溫回火(500℃～540℃)→冷卻至室溫。這種傳統(tǒng)的預(yù)硬化具體處理方法是首先將熱鍛造成形后的塑料模具鋼鋼材放進退火爐中進行660～700℃保溫20～26小時的軟化退火處理(這種退火是鍛造模塊在鍛造之后必經(jīng)的一個工序，其目的是使得鍛造成形后的鋼材的熱應(yīng)力得到充分的釋放，避免在后面的預(yù)硬化加熱中由于模塊的應(yīng)力而引起開裂)；隨后將軟化后的塑料模具鋼鋼材置入淬火爐內(nèi)，以80～100℃/h的升溫速度將鋼材加熱至860～920℃保溫6～10小時(使得鋼材的顯微組織變成奧氏體組織，只有使得鋼材的顯微組織成為奧氏體組織，才能使得鋼材中的合金元素充分溶解進入奧氏體組織中，為后工序的鋼材能得到均勻的珠光體組織和金屬析出相創(chuàng)造條件。)；然后放進淬火液中進行冷卻至室溫(獲得固溶組織)；再將冷卻后的鋼材放入回火爐內(nèi)，以80～100℃/h的升溫速度將鋼材加熱至670～690℃保溫8～12小時(使得鋼材的顯微組織分解為珠光體平衡組織，珠光體組織是最穩(wěn)定的鋼材顯微組織，為后工序的熱處理打下組織基礎(chǔ)。)；隨后鋼材爐冷至500～540℃并保溫8～12小時(使得鋼材能夠進行充分的析出強化)；出爐冷卻后得到預(yù)硬化的效果預(yù)硬化的硬度在HRC38～HRC43范圍內(nèi)。該傳統(tǒng)工藝的優(yōu)點是可以使鋼材的交貨硬度穩(wěn)定地控制在標準要求的HRC38～HRC43范圍內(nèi)；不足之處是預(yù)硬化處理時間長，完成一次預(yù)硬化處理的時間需要48～60小時，造成冶金生產(chǎn)企業(yè)(鋼鐵制造商)的生產(chǎn)效率低，冶金制造成本居高不下，制約了NAK80模具鋼的規(guī)?；a(chǎn)和推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明開發(fā)一種NAK80模具鋼的預(yù)硬化處理方法，首先，它利用析出強化塑料模具鋼NAK80鋼的終緞溫度及變形量控制，使鋼材形成均勻的奧氏體組織，省略了傳統(tǒng)預(yù)硬化處理方法的“退火→加熱→均熱(860℃～920℃)”工序；其次，通過淬火工序的冷卻制度微調(diào)及強化相析出溫度的時間控制，將傳統(tǒng)預(yù)硬化處理方法的“淬火→高溫回火(670℃～690℃)→中溫回火(500℃～540℃)”工序簡化為“淬火→回火(490℃～560℃)”工序，達到NAK80模具鋼的預(yù)硬化目的；使得傳統(tǒng)的繁瑣預(yù)硬化處理工藝流程變得簡單易操作，預(yù)硬化處理設(shè)備(冶金退火爐、加熱爐設(shè)備等)的生產(chǎn)能力大大解放。本發(fā)明具有NAK80模具鋼預(yù)硬化處理時間短、能耗低的特點，解決了NAK80模具鋼預(yù)硬化處理時間長的的問題，提高了生產(chǎn)效率，大大了降低冶金制造的生產(chǎn)成本，滿足了模具鋼市場對析出強化塑料模具鋼鋼材的需求。
本發(fā)明開發(fā)的NAK80模具鋼的預(yù)硬化處理方法，其特征在于采用“熱加工鍛造成型→淬火→回火”三步法工藝流程，生產(chǎn)硬度范圍HRC38～HRC43的NAK80析出強化塑料模具鋼成品第一，熱加工鍛造成型工序采用鍛壓機對NAK80模具鋼熱加工鍛造變形，生產(chǎn)出尺寸符合規(guī)格標準的成品模具鋼鋼材；技術(shù)要點是(1)熱加工鍛造時，鋼材終鍛溫度控制在860～920℃的區(qū)間范圍內(nèi)，860～920℃溫度范圍內(nèi)的熱加工鍛造變形量控制在15～20％(可以使得鋼材在鍛造結(jié)束之后獲得均勻的奧氏體組織，為接下來的的固溶處理創(chuàng)造條件，在終鍛溫度范圍內(nèi)的鍛造過程中，獲得一定的變形量可以細化鋼材的顯微組織，達到較好的鋼材綜合性能的目的)；(2)其他，按常規(guī)工藝要求進行；第二，淬火工序?qū)⒊叽绶弦?guī)格標準的成品模具鋼鋼材直接放入常規(guī)淬火液中進行固溶處理，在淬火液中冷卻至150～250℃(獲得貝氏體組織，由于貝氏體組織具有較高的顯微硬度和細化的組織，為回火后獲得細化的顯微組織以及綜合性能的提高打下基礎(chǔ)。)；第三，回火工序?qū)?50～250℃溫度的模具鋼鋼材置入回火爐內(nèi)，以80～100℃/h的升溫速度將鋼材加熱至490～560℃，保溫2～6小時(保溫時間根據(jù)用戶要求的硬度HRC數(shù)值而定，見表1)后，將鋼材移出回火爐空冷至室溫(金屬相在鋼材組織中的的析出達到基體的強化，從而使得鋼材獲得所需要的硬度，由于在這個490℃～560℃回火溫度范圍內(nèi)進行回火處理，材料的原貝氏體組織隨著回火時間的延長而發(fā)生變化，這種變化是一種貝氏體組織的分解，另外，合金金屬相的析出強化作用也隨著回火時間的變化對鋼材的強化作用產(chǎn)生因影響，最終形成時間效應(yīng)對鋼材的交貨硬度起作用，這在表1中也同樣得到體現(xiàn)。處理后的鋼材硬度在HRC38～HRC43的范圍內(nèi)，達到了預(yù)硬化的目的。)。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列優(yōu)點1、預(yù)硬化處理工藝簡單合理，整個工藝操作過程便捷、易掌握，可操作性強、工藝穩(wěn)定性高；2、預(yù)硬化處理設(shè)備要求簡單，現(xiàn)有的處理技術(shù)必須具有淬火爐才能進行預(yù)硬化處理，而本發(fā)明技術(shù)無需增加淬火爐就可以完成整個預(yù)硬化處理；3、通過對鋼材回火過程中的時間的調(diào)節(jié)來達到控制預(yù)硬化HRC硬度的目的，滿足不同用戶對不同鋼材預(yù)硬化硬度要求的需求；4、鋼材的整個預(yù)硬化處理的時間(生產(chǎn)周期)短，傳統(tǒng)預(yù)硬化處理工藝時間在48～60小時，本發(fā)明的預(yù)硬化處理工藝只需10～15小時；5、生產(chǎn)率高，冶金制造成本大大降低。
具體實施方案某鋼鐵公司實施本發(fā)明專利，對析出強化塑料模具鋼NAK80鋼(該模具鋼的化學(xué)成分含量的重量百分比為碳0.10～0.18％、錳1.70～2.00％、鎳2.90～3.40％、鉬0.20～0.50％、鋁0.70～1.10％、銅0.80～1.20％、硅≤0.45％、磷≤0.025％、硫≤0.020％)進行工廠的預(yù)硬化處理，其特征在于采用“熱加工鍛造成型→淬火→回火”三步法工藝流程，生產(chǎn)硬度范圍HRC38～HRC43的NAK80模具鋼成品第一，熱加工鍛造成型工序，采用鍛壓機對NAK80模具鋼熱加工鍛造變形，生產(chǎn)出尺寸符合規(guī)格標準的成品模具鋼鋼材(成品橫截面尺寸200×795mm、250×795mm、300×795mm、350×795mm)，技術(shù)要點是(1)熱加工鍛造時，鋼材終鍛溫度控制在860～920℃的區(qū)間范圍內(nèi)，860～920℃溫度范圍內(nèi)的熱加工鍛造變形量控制在15～20％；(2)其他，按常規(guī)工藝要求進行；第二，淬火工序，將尺寸符合規(guī)格標準的成品模具鋼鋼材直接放入常規(guī)淬火液中進行固溶處理，在淬火液中冷卻至150～250℃；第三，回火工序，將150～250℃溫度的模具鋼鋼材置入回火爐內(nèi)，以80～100℃/h的升溫速度將鋼材加熱至490～560℃，保溫2～6小時后，鋼材移出回火爐空冷至室溫。處理后的鋼材經(jīng)過硬度檢測顯示該鋼材預(yù)硬化硬度在HRC38～HRC43的范圍內(nèi)(附表1)，滿足了預(yù)硬化鋼材出廠的硬度要求，合格率100％。
實施本發(fā)明專利預(yù)硬化處理NAK80模具鋼，具有處理工藝簡單、生產(chǎn)組織便捷、冶金制造成本低的特點，可通過490～560℃回火工序的時間控制，調(diào)節(jié)模具鋼鋼材硬度的HRC數(shù)值穩(wěn)定在HRC38～HRC43的范圍內(nèi)(根據(jù)用戶的不同硬度要求)，產(chǎn)品合格率100％，有效解決了NAK80模具鋼預(yù)硬化處理時間長、生產(chǎn)效率低的問題，整個預(yù)硬化處理時間僅需10～15小時，處理時間縮短70％，生產(chǎn)效率高，冶金制造成本低，噸鋼預(yù)硬化處理成本從人民幣2000～2500元降低至700～900元，滿足用戶要求和市場需要，經(jīng)濟效益顯著。
NAK80模具鋼固溶溫度、回火時間—硬度對應(yīng)表表1

權(quán)利要求
1.NAK80模具鋼的預(yù)硬化處理方法，其特征在于采用“熱加工鍛造成型→淬火→回火”三步法工藝流程，生產(chǎn)硬度范圍HRC38～HRC43的NAK80析出強化塑料模具鋼成品第一，熱加工鍛造成型工序采用鍛壓機對NAK80模具鋼熱加工鍛造變形，生產(chǎn)出尺寸符合規(guī)格標準的成品模具鋼鋼材；技術(shù)要點是(1)熱加工鍛造時，鋼材終鍛溫度控制在860～920℃的區(qū)間范圍內(nèi)，860～920℃溫度范圍內(nèi)的熱加工鍛造變形量控制在15～20％；(2)其他，按常規(guī)工藝要求進行；第二，淬火工序?qū)⒊叽绶弦?guī)格標準的成品模具鋼鋼材直接放入常規(guī)淬火液中進行固溶處理，在淬火液中冷卻至150～250℃；第三，回火工序?qū)?50～250℃溫度的模具鋼鋼材置入回火爐內(nèi)，以80～100℃/h的升溫速度將鋼材加熱至490～560℃，保溫2～6小時，保溫時間根據(jù)用戶要求的硬度HRC數(shù)值而定，然后，將鋼材移出回火爐空冷至室溫。
全文摘要
NAK80模具鋼的預(yù)硬化處理方法，其特征在于采用“熱加工鍛造成型→淬火→回火”三步法工藝流程(1)熱加工鍛造的終鍛溫度860～920℃，終鍛變形量15～20％；(2)淬火時，將900℃的模具鋼鍛件直接放入常規(guī)淬火液中進行固溶處理，在淬火液中冷卻至200℃；(3)回火時，先將200℃的鍛件置入回火爐內(nèi)，再以80～100℃/h的速度加熱至490～560℃，保溫2～6小時后，鍛件出爐，空冷至室溫。本發(fā)明具有工藝簡單、生產(chǎn)組織便捷的特點，有效解決了模具鋼預(yù)硬化處理時間長、生產(chǎn)效率低的問題。實施本發(fā)明預(yù)硬化處理的NAK80模具鋼，HRC硬度數(shù)值穩(wěn)定在HRC38～HRC43，合格率100％；產(chǎn)品處理時間縮短70％，噸鋼預(yù)硬化處理成本減少1300元降以上，滿足用戶要求和市場需要，經(jīng)濟效益顯著。
文檔編號C21D5/00GK1718771SQ20051002739
公開日2006年1月11日 申請日期2005年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者續(xù)維 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司