專利名稱：可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱處理技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種可獲得可控和均勻硬度 的鑄鐵類模具材料熱處理方法。
背景技術(shù)：
隨著我國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，國內(nèi)汽車用冷沖壓模具行業(yè)也得到了快速的 發(fā)展。出于成本等因素的考慮，汽車用冷沖壓模具材料一般采用鑄鐵，如MoCr 鑄鐵、球墨鑄鐵和灰鑄鐵等。而這些鑄鐵模具材料普遍存在是硬度偏低，導(dǎo)致沖 壓件質(zhì)量難以控制，以及模具壽命短效。為了解決這個問題，通常采用表面處理 方式來強化模具表層硬度，比如表面火焰熱處理、表面激光熱處理、表面鍍鉻處 理、或其它表面改性技術(shù)如滲碳、滲氮等處理方式。這些處理方式的共同缺陷是 表面硬化層較薄，易于磨損，尤其是表面火焰熱處理和激光熱處理等技術(shù)，易導(dǎo) 致各點硬度極其不均勻，表面鍍絡(luò)容易剝落，滲碳、滲氮等成本較高。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)?2139110.6，名稱為一種 用LD鋼制造復(fù)雜異形粉末冶金模具的熱處理工藝。該技術(shù)提及 一種用LD鋼制造 復(fù)雜異形粉末冶金模具的熱處理工藝。它在將加熱保溫后的LD鋼進(jìn)行鹽浴油淬， 并進(jìn)行變溫多次回火工藝，進(jìn)而使LD鋼具有一定的強度和韌性。上述技術(shù)不足在 于只提及LD鋼模具材料的熱處理工藝，并沒有提及如何獲得可控和均勻硬度的 鑄鐵類模具材料熱處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具 材料熱處理方法，通過控制正火工藝、淬火工藝和回火工藝，來達(dá)到汽車用冷沖 壓模具的整體硬化效果，而且表面和深層的各點硬度分布均勻、數(shù)值波動范圍小， 并能有效地減少熱處理變形，消除開裂。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明針對MoCr鑄鐵、球墨鑄鐵和灰鑄鐵模具鋼，包括正火預(yù)處理、油冷淬火和真空爐三次變溫回火三個步驟，具體 如下
第一步，正火預(yù)處理將MoCr鑄鐵、球墨鑄鐵或灰鑄鐵模具材料放入真空 爐中預(yù)熱至90(TC—95(TC，奧氏體化后，出真空爐后空冷，獲得均勻的平衡組 織，以降低鑄鐵材料內(nèi)應(yīng)力，并為最終熱處理準(zhǔn)備組織條件。
所述真空爐為真空退火爐，真空度要小于4X10—卞a。
第二步，油冷淬火將第一步處理后的工件放入真空爐中，升溫至 60(TC—65(TC，保溫，再升溫至890。C一90(TC，保溫后出真空爐，以油冷方式 淬火，獲得馬氏體組織，使鑄鐵材料產(chǎn)品的具有高的硬度； 所述真空爐為真空油淬爐，真空度要小于4X10—'Pa。 所述升溫至600。C—650°C，其升溫速度為10°C/min，保溫50分鐘。 所述升溫至890。C一900。C，其升溫速度為5°C/min，保溫100分鐘。 第三步，將第二步處理后的工件放入真空爐中，進(jìn)行三次變溫回火 第一次回火230°C 600°C，保溫，空冷； 第二次回火23(TC 60(TC，保溫，空冷； 第三次回火250°C 600°C，保溫，空冷。
三次變溫回火降低油冷淬火后產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，按照預(yù)期硬度目標(biāo)，選擇回火 溫度，獲得產(chǎn)品所需要的表面硬度。
所述真空爐為真空回火爐，真空度要小于4X10—'Pa。 所述第一次回火，其保溫時間為240分鐘。 所述第二次回火，其保溫時間為300分鐘。 所述第三次回火，其保溫時間為300分鐘。
本發(fā)明可根據(jù)要求獲得一系列預(yù)定的硬度范圍值，如33服C， 45服C， 55HRC 等，以便用于研究同一種模具材料在不同的硬度下對沖壓成形質(zhì)量的影響，以及 在相同的模具硬度下，不同的模具材料對沖壓成形質(zhì)量的影響。各點硬度分布要 均勻，且能達(dá)到整體模具硬化的效果，可大幅度延長模具的使用壽命，并獲得優(yōu) 良的成形件表面質(zhì)量。
本發(fā)明通過油冷淬火和真空爐多次變溫回火工藝，使具有硬度較低的MoCr鑄鐵、球墨鑄鐵和灰鑄鐵類模具材料獲得可控和均勻分布的硬度，且在熱處理過 程中不開裂，小變形，熱處理后淬透性好。硬度可以控制在33HRC-55HRC之間確 定控制，硬度波動可以控制在10%以內(nèi)，達(dá)到整體模具硬化的效果。


圖1為本發(fā)明實施例獲得的各點硬度值分布圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù) 范圍不限于下述的實施例。
實施例h
獲得鑄鐵模具目標(biāo)硬度為33HRC的熱處理，材料為HT300
(1) 正火預(yù)處理材料HT300放入真空退火爐中，真空度抽至為1X10—卞a， 然后預(yù)熱至90(TC，保溫180分鐘奧氏體化，出真空爐后空冷，獲得均勻的平衡 組織；
(2) 油冷淬火將第(1)步處理后的工件放入真空油淬爐中，真空度抽至 為lX10，a，然后以10。C/min的加熱速度，升溫至600。C，保溫50分鐘，再以 5。C/min加熱速度升溫至89(TC，保溫100分鐘后出真空爐，以油冷方式淬火， 獲得馬氏體組織；
(3) 將第(2)步處理后的工件放入真空回火爐中，真空度抽至為1X10—'Pa， 然后進(jìn)行三次變溫回火
第一次回火600°C，保溫240分鐘，空冷； 第二次回火60(TC，保溫300分鐘，空冷； 第三次回火60(TC，保溫300分鐘，空冷。
該產(chǎn)品在熱處理過程中不開裂，小變形，熱處理后淬透性好。硬度控制在 33服C附近，硬度波動在3服C，達(dá)到整體模具硬化的效果。
實施例2:獲得鑄鐵模具目標(biāo)硬度為45HRC的熱處理，材料為QT600
(1) 正火預(yù)處理材料QT600放入真空退火爐中，真空度抽至為1X10—卞a， 然后預(yù)熱至920'C，保溫180分鐘奧氏體化，出真空爐后空冷，獲得均勻的平衡 組織；
(2) 油冷淬火將第(1)步處理后的工件放入真空油淬爐中，真空度抽至 為1X10—卞a，然后以10°C/min的加熱速度，升溫至620。C，保溫50分鐘，再以 5'C/min加熱速度升溫至890。C，保溫100分鐘后出爐，以油冷方式淬火，獲得 馬氏體組織；
(3) 將第(2)步處理后的工件放入真空回火爐中，真空度抽至為1X10—卞a， 然后進(jìn)行三次變溫回火
第一次回火50(TC，保溫240分鐘，空冷； 第二次回火520°C，保溫300分鐘，空冷； 第三次回火540°C，保溫300分鐘，空冷。
該產(chǎn)品在熱處理過程中不開裂，小變形，熱處理后淬透性好。硬度控制在 45服C附近，硬度波動在2HRC，達(dá)到整體模具硬化的效果。
實施例3:
獲得鑄鐵模具目標(biāo)硬度為55HRC的熱處理，材料為MoCr鑄鐵
(1) 正火預(yù)處理材料MoCr鑄鐵放入真空退火爐中，真空度抽至為 1Xl(TPa，然后預(yù)熱至95(TC，保溫180分鐘奧氏體化，出真空爐后空冷，獲得 均勻的平衡組織；
(2) 油冷淬火將第(1)步處理后的工件放入真空油淬爐中，真空度抽至 為1X10—'Pa，然后以10°C/min的加熱速度，升溫至650。C，保溫50分鐘，再以 5'C/min加熱速度升溫至90(TC，保溫100分鐘后出爐，以油冷方式淬火，獲得 馬氏體組織；
(3) 將第(2)歩處理后的工件放入真空回火爐中，真空度抽至為1X10—Pa， 然后真空爐三次變溫回火
第一次回火23(TC，保溫240分鐘，空冷；第二次回火230°C，保溫300分鐘，空冷；
第三次回火250°C，保溫300分鐘，空冷。
該產(chǎn)品在熱處理過程中不開裂，小變形，熱處理后淬透性好。硬度控制在
55HRC附近，硬度波動在2服C，達(dá)到整體模具硬化的效果。
如圖l所示，為按照上述實施例中，采用三種變溫回火工藝后獲得的模具硬 度實測值，橫坐標(biāo)為測量點，縱坐標(biāo)為硬度值。3個實施例的硬度依次控制在 33服C、 45HRC和55HRC，且硬度波動控制在2HRC 3HRC之間，各點硬度值分布 均勻，且都能穩(wěn)定控制在設(shè)定的目標(biāo)值范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理方法，其特征在于，包括如下步驟第一步，正火預(yù)處理將MoCr鑄鐵、球墨鑄鐵或灰鑄鐵模具材料放入真空爐中預(yù)熱至900℃-950℃，奧氏體化后，出真空爐后空冷，獲得均勻的平衡組織；第二步，油冷淬火將第一步處理后的工件放入真空爐中，升溫至600℃-650℃，保溫，再升溫至890℃-900℃，保溫后出真空爐，以油冷方式淬火，獲得馬氏體組織；第三步，將第二步處理后的工件放入真空爐中，進(jìn)行三次變溫回火第一次回火230℃～600℃，保溫，空冷；第二次回火230℃～600℃，保溫，空冷；第三次回火250℃～600℃，保溫，空冷。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理 方法，其特征是，第一步中，所述真空爐為真空退火爐，真空度小于4X10—'Pa。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理 方法，其特征是，第二歩中，所述真空爐為真空油淬爐，真空度小于4X10—'Pa。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理 方法，其特征是，第二歩中，所述升溫至60(TC—65(TC，其升溫速度為10°C/min， 保溫50分鐘。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理 方法，其特征是，第二步中，所述再升溫至89(TC—90(TC ，其升溫速度為5tVmin， 保溫100分鐘。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理 方法，其特征是，第三歩中，所述真空爐為真空回火爐，真空度小于4X10—'Pa。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理 方法，其特征是，第三步中，所述第一次回火，其保溫時間為240分鐘。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理方法，其特征是，第三步中，所述第二次回火，其保溫時間為300分鐘。
9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理 方法，其特征是，第三步中，所述第三次回火，其保溫時間為300分鐘。
全文摘要
一種可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理方法，步驟為第一步，將鑄鐵模具材料放入真空爐中預(yù)熱至900℃-950℃，奧氏體化后，出真空爐后空冷；第二步，將工件放入真空爐中，升溫至600℃-650℃，保溫，再升溫至890℃-900℃，保溫后出真空爐，以油冷方式淬火，獲得馬氏體組織；第三步，將工件放入真空爐中，進(jìn)行三次變溫回火第一次回火230℃～600℃，保溫，空冷；第二次回火230℃～600℃，保溫，空冷；第三次回火250℃～600℃，保溫，空冷。本發(fā)明獲得的鑄鐵類模具，硬度可以控制在33HRC-55HRC之間確定控制，硬度波動可控制在10％以內(nèi)，達(dá)到整體模具硬化的效果。
文檔編號C21D1/26GK101314809SQ20081004069
公開日2008年12月3日 申請日期2008年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月17日
發(fā)明者于忠奇, 侯英岢, 李淑慧, 蔣浩民, 陳新平, 平 鮑 申請人:上海交通大學(xué)