專利名稱：高速鋼W18Cr4V壓鑄模熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高速鋼熱處理工藝，尤其涉及高速鋼W18Cr4V應(yīng)用于壓鑄模具制作的 熱處理工藝。
背景技術(shù)：
高速鋼是一種具有高硬度、高耐磨性和高耐熱性的工具鋼，又稱高速工具鋼或鋒 鋼，其材料組織中含有大量高硬度的碳化物，具有高強(qiáng)度、高硬度及高耐磨性，優(yōu)良的耐磨 性和表面精度高的優(yōu)點(diǎn)。但因其價(jià)格昂貴、熱處理工藝復(fù)雜，在很長時(shí)間內(nèi)，其應(yīng)用范圍僅 限于刀具制造業(yè)，使用領(lǐng)域不夠?qū)挿骸ｋS著技術(shù)的發(fā)展，高速鋼逐步進(jìn)入模具制造領(lǐng)域。模具產(chǎn)品制作過程中，以機(jī)加工 和熱處理工序?yàn)橹?，其中，熱處理因涉及工序面廣，工藝環(huán)節(jié)多，占用總的加工時(shí)間長，熱處 理工藝周期約占整個(gè)產(chǎn)品的大半部分制作過程。由于熱加工設(shè)備消耗大量電能，因此整件 (套)產(chǎn)品的加工成本中熱處理占據(jù)相當(dāng)多的比例。為了既能保證設(shè)計(jì)精度，又能滿足產(chǎn)品 加工和使用要求，研究優(yōu)化熱處理工藝參數(shù)，應(yīng)用工藝檢測手段，縮短熱處理加工周期，降 低能耗，以期獲得合適的機(jī)械經(jīng)濟(jì)精度。高速鋼W18Cr4V逐步應(yīng)用于模具產(chǎn)品中，尤其是應(yīng)用在壓鑄模，其工作壽命及強(qiáng) 度，比工程鋼型材料顯著提高。理論上，用高速鋼W18Cr4V制作模具，通常采用以下工藝路線鍛料一預(yù)處理一粗加工一半精加工一熱處理(淬火1250°C 1300°C +回火 550°C 570°C，三至四次)一精加工一成品該工藝流程的熱處理過程中一般要經(jīng)過一次淬火和三至四次回火，淬火溫度為 1250°C 1300°C，回火溫度為550°C 570°C，才能達(dá)到工藝要求。按照上述工藝路線，熱處 理所占用的時(shí)間約占整個(gè)加工周期的60%以上。這種熱處理工藝方案能耗大、耗時(shí)長、生產(chǎn) 效率低，制約了高速鋼應(yīng)用于壓鑄模具的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高速鋼W18Cr4V壓鑄模熱處理工藝，以縮短模具制作 周期，降低加工能耗，提高加工效率。本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，高速鋼W18Cr4V壓鑄模熱處理工藝，該熱處理工藝的流程包括將高速鋼W18Cr4V 壓鑄模淬火一次，然后回火兩次，淬火溫度為1150°C，第一次回火溫度為300°C 400°C，第 二次回火溫度為570°C。優(yōu)選地，淬火用時(shí)1. 5小時(shí)，第一次回火用時(shí)2小時(shí)，第二次回火用時(shí)1小時(shí)。本發(fā)明的有益效果是，由于采用了高速鋼W18Cr4V制作壓鑄模過程中的熱處理最 佳經(jīng)濟(jì)優(yōu)化工藝參數(shù)，可使模具硬度最高，表面粗糙度最低，且熱處理時(shí)間為常規(guī)工藝的 60%,淬火和回火溫度比常規(guī)工藝使用的溫度低，可降低電能消耗，節(jié)約能源。


圖1所示是高速鋼W18Cr4V壓鑄模在不同溫度下經(jīng)經(jīng)淬火和兩次回火處理后的硬 度實(shí)測值；圖2所示是高速鋼W18Cr4V壓鑄模在不同溫度下經(jīng)淬火和兩次回火處理后的表面 粗糙度實(shí)測值；圖3所示是高速鋼W18Cr4V壓鑄模經(jīng)不同溫度淬火并經(jīng)三次570°C回火處理后的 硬度實(shí)測值；圖4所示是高速鋼W18Cr4V壓鑄模經(jīng)不同溫度淬火并經(jīng)三次570°C回火處理后的 粗糙度實(shí)測值；圖5是高速鋼W18Cr4V壓鑄模經(jīng)本發(fā)明提出的新工藝處理后與現(xiàn)有理論工藝處理 后的硬度實(shí)測值對比示意圖；圖6是高速鋼W18Cr4V壓鑄模經(jīng)本發(fā)明提出的新工藝處理后與現(xiàn)有理論工藝處理 后的粗糙度實(shí)測值對比示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明提出的高速鋼W18Cr4V壓鑄模熱處理工藝其流程包括將高速鋼W18Cr4V 壓鑄模在1150°C淬火一次，用時(shí)1.5小時(shí)，然后回火兩次，第一次回火溫度為300°C 400°C，用時(shí)2小時(shí)，第二次回火溫度為570°C，用時(shí)1小時(shí)。由于本發(fā)明采用了高速鋼W18Cr4V制作壓鑄模過程中的熱處理最佳經(jīng)濟(jì)優(yōu)化工 藝參數(shù)，可使模具硬度最高，表面粗糙度最低，且熱處理時(shí)間為常規(guī)工藝的60%，淬火和回 火溫度比常規(guī)工藝使用的溫度低，可降低電能消耗，節(jié)約能源。對于高速鋼W18Cr4V壓鑄模的熱處理工藝，發(fā)明人進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)表明 將理論工藝即經(jīng)過1250°C 1300°C淬火后進(jìn)行三至四次550°C 570°C回火，改進(jìn)優(yōu)化為 1150°C淬火后進(jìn)行一次300°C 400°C回火和一次570°C回火的工藝，可大大節(jié)省電能消耗 和縮短模具制造周期。該實(shí)驗(yàn)包括對高速鋼W18Cr4V壓鑄模經(jīng)不同溫度下的淬火和兩次回火處理后進(jìn) 行硬度及表面粗糙度測量，對高速鋼W18Cr4V壓鑄模經(jīng)本發(fā)明提出的新工藝處理后與現(xiàn)有 理論工藝處理后的硬度及表面粗糙度對比。(一 )新工藝研究金相組織與表面硬度和粗糙度直接有關(guān)，當(dāng)材料組織發(fā)生變化時(shí)，硬度和粗糙度 也相應(yīng)改變。工程上，通過測量熱處理后試樣硬度和粗糙度，直觀地研究熱處理溫度與表面 硬度和表面粗糙度的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中，熱處理采用SX2-10-13型高溫箱式電阻爐，其溫度控制范圍為0°C 1600°C，控溫精度士3°C。熱處理過程中，先進(jìn)行淬火處理，淬火溫度分別設(shè)定為1050°C、 1100 V、1150 V、1200 V、1250 V，再進(jìn)行回火處理，回火溫度分別設(shè)定為200 °C >350 V、 450°C、570°C，每組3個(gè)試樣，每個(gè)試樣在經(jīng)磨后平面上任意取5點(diǎn)測量，測3組，共15個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并計(jì)算平均值，測量粗糙度時(shí)，通過觸針在被測表面直接測量讀數(shù)，得一個(gè)粗糙度值 Ry,每個(gè)試樣取5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，共3個(gè)試樣，Ryavg為15個(gè)Ry的平均值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不同淬火溫度影響高速鋼W18Cr4V表面硬度和表面粗糙度如表1所示。表1 W18Cr4V經(jīng)淬火與兩次回火后表面硬度及粗糙度實(shí)測值
組別_加熱溫度硬度表面粗糙度淬火回火HRCRyavg /μιη200 0C+570 0C60.92.34711050 0C3 50 0C+570 0C 450 0C+570 0C60.0 60.32.383 2.371570 0C+570 0C58.32.386200 0C+570 0C61.82.3272IlOO0C3 50 0C+570 0C 450 0C+570 0C60.7 59.42.315 2.292570 0C+570 0C57.82.281200 0C+570 0C65.82.28731150°C3 50 0C+570 0C 450 0C+570 0C64.9 64.62.258 2.249570 0C+570 0C61.42.260200 0C+570 0C59.52.36241200 °C3 50 0C+570 0C 450 0C+570 0C58.9 60.72.370 2.337570 0C+570 0C60.12.314200 0C+570 0C54.72.38651250°C3 50 0C+570 0C 450 0C+570 0C55.6 56.22.360 2.347570 0C+570 0C55.72.327 表1中數(shù)據(jù)得到熱處理溫度與硬度、粗糙度的關(guān)系曲線圖如圖1、圖2所示，從圖1 中可以看出，當(dāng)淬火溫度達(dá)到1150°C，并經(jīng)過兩次回火后，W18Cr4V的表面硬度實(shí)測值均達(dá) 到最大，從圖2中可以看出，當(dāng)淬火溫度達(dá)到1150°C，并經(jīng)過兩次回火后，W18Cr4V的表面粗 糙度實(shí)測值均達(dá)到最小。
(二)與理論工藝比對研究1、高速鋼W18Cr4V的理論工藝?yán)碚撋希瑢Ω咚黉揥18Cr4V的熱處理工藝為1250°C 1300°C淬火后再進(jìn)行三至四 次550°C 570°C回火處理，以求消除殘余奧氏體，獲得穩(wěn)定的馬氏體組織，降低和消除熱處理時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。在此狀態(tài)下測量表面硬度和粗糙度，獲得高的硬度，耐磨性和紅硬 性，滿足工程需要。2、淬火及回火三次熱處理實(shí)驗(yàn)研究表2為理論工藝所獲得的表面硬度和粗糙度實(shí)測值。表2 W18Cr4V經(jīng)淬火后三次570°C回火處理后的硬度和粗糙度實(shí)測值
權(quán)利要求
1.高速鋼W18Cr4V壓鑄模熱處理工藝，其特征在于，該熱處理工藝的流程包括將 高速鋼W18Cr4V壓鑄模淬火一次，然后回火兩次，淬火溫度為1150°C，第一次回火溫度為 300°C 400°C，第二次回火溫度為570°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鋼W18Cr4V壓鑄模熱處理工藝，其特征在于，所述淬火用 時(shí)1. 5小時(shí)，第一次回火用時(shí)2小時(shí)，第二次回火用時(shí)1小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種高速鋼W18Cr4V壓鑄模熱處理工藝，其流程包括將高速鋼W18Cr4V壓鑄模在1150℃淬火一次，用時(shí)1.5小時(shí)，然后回火兩次，第一次回火溫度為300℃～400℃，用時(shí)2小時(shí)，第二次回火溫度為570℃，用時(shí)1小時(shí)。由于采用了高速鋼W18Cr4V制作壓鑄模過程中的熱處理最佳經(jīng)濟(jì)優(yōu)化工藝參數(shù)，可使模具硬度最高，表面粗糙度最低，且熱處理時(shí)間為常規(guī)工藝的60％，淬火和回火溫度比常規(guī)工藝使用的溫度低，可降低電能消耗，節(jié)約能源。
文檔編號C21D1/18GK102071290SQ20111000702
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者葉善培, 季明浩, 楊克榮, 沈劍 申請人:上海海事大學(xué)