高速鋼W18Cr4V壓鑄模熱處理工藝的製作方法

2023-06-06 19:43:16

專利名稱：高速鋼W18Cr4V壓鑄模熱處理工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及高速鋼熱處理工藝，尤其涉及高速鋼W18Cr4V應用於壓鑄模具製作的熱處理工藝。
背景技術：
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，具有高強度、高硬度及高耐磨性，優良的耐磨性和表面精度高的優點。但因其價格昂貴、熱處理工藝複雜，在很長時間內，其應用範圍僅限於刀具製造業，使用領域不夠寬泛。隨著技術的發展，高速鋼逐步進入模具製造領域。模具產品製作過程中，以機加工和熱處理工序為主，其中，熱處理因涉及工序面廣，工藝環節多，佔用總的加工時間長，熱處理工藝周期約佔整個產品的大半部分製作過程。由於熱加工設備消耗大量電能，因此整件 (套)產品的加工成本中熱處理佔據相當多的比例。為了既能保證設計精度，又能滿足產品加工和使用要求，研究優化熱處理工藝參數，應用工藝檢測手段，縮短熱處理加工周期，降低能耗，以期獲得合適的機械經濟精度。高速鋼W18Cr4V逐步應用於模具產品中，尤其是應用在壓鑄模，其工作壽命及強度，比工程鋼型材料顯著提高。理論上，用高速鋼W18Cr4V製作模具，通常採用以下工藝路線鍛料一預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，才能達到工藝要求。按照上述工藝路線，熱處理所佔用的時間約佔整個加工周期的60%以上。這種熱處理工藝方案能耗大、耗時長、生產效率低，制約了高速鋼應用於壓鑄模具的發展。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於，提供一種高速鋼W18Cr4V壓鑄模熱處理工藝， 以縮短模具製作周期，降低加工能耗，提高加工效率。為了解決上述問題本發明的技術方案是這樣的高速鋼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，然後回火兩次，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。優選的所述淬火用時1. 5小時，第一次回火用時2小時，第二次回火用時1小時。淬火電爐的加熱功率為5KW，回火電爐的加熱功率為2. 5KW。本發明的有益效果，由於採用了高速鋼W18Cr4V製作壓鑄模過程中的熱處理最佳經濟優化工藝參數，可使模具硬度最高，表面粗糙度最低，且熱處理時間為常規工藝的60%，淬火和回火溫度比常規工藝使用的溫度低，可降低電能消耗，節約電能35%以上。


圖1所示是高速鋼W18Cr4V壓鑄模在不同溫度下經淬火和兩次回火處理後的硬度實測值；圖2所示是高速鋼W18Cr4V壓鑄模在不同溫度下經淬火和兩次回火處理後的表面粗糙度實測值；圖3所示是等奧氏體曲線圖；圖4所示是殘餘奧氏體對表面硬度的影響；圖5所示是高速鋼W18Cr4V壓鑄模經不同溫度淬火併經三次570°C回火處理後的硬度實測值；圖6所示是高速鋼W18Cr4V壓鑄模經不同溫度淬火併經三次570°C回火處理後的粗糙度實測值；圖7是高速鋼W18Cr4V壓鑄模經本發明提出的新工藝處理後與現有理論工藝處理後的硬度實測值對比示意圖；圖8是高速鋼W18Cr4V壓鑄模經本發明提出的新工藝處理後與現有理論工藝處理後的粗糙度實測值對比示意圖。
具體實施例方式為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。本發明提出的高速鋼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1.5小時，然後回火兩次，第一次回火溫度為300°C 400°C，用時2小時，第二次回火溫度為570°C，用時1小時。淬火電爐的加熱功率為5KW，回火電爐的加熱功率為2. 5KW。由於本發明採用了高速鋼W18Cr4V製作壓鑄模過程中的熱處理最佳經濟優化工藝參數，可使模具硬度最高，表面粗糙度最低，且熱處理時間為常規工藝的60%，淬火和回火溫度比常規工藝使用的溫度低，降低了電能消耗，節約電能35%以上。對於高速鋼W18Cr4V壓鑄模的熱處理工藝，發明人進行了實驗研究。實驗表明 將理論工藝即經過1250°C 1300°C淬火後進行三至四次550°C 570°C回火，改進優化為 1150°C淬火後進行一次300°C 400°C回火和一次570°C回火的工藝，可大大節省電能消耗，縮短模具製造周期。該實驗包括對高速鋼W18Cr4V壓鑄模經不同溫度下的淬火和兩次回火處理後進行硬度及表面粗糙度測量，對高速鋼W18Cr4V壓鑄模經本發明提出的新工藝處理後與現有理論工藝處理後的硬度及表面粗糙度對比，淬火和回火溫度對殘餘奧氏體量的影響，以及殘餘奧氏體對表面硬度的影響。(一 )新工藝研究金相組織與表面硬度和粗糙度直接有關，當材料組織發生變化時，硬度和粗糙度也相應改變。工程上，通過測量熱處理後試樣硬度和粗糙度，直觀地研究熱處理溫度與表面硬度和表面粗糙度的關係。實驗中，熱處理採用SX2-10-13型高溫箱式電阻爐，其溫度控制範圍為0°C 1600°C，控溫精度士3°C。熱處理過程中，先進行淬火處理，淬火溫度分別設定為1050°C、 1100 V、1150 V、1200 V、1250 V，再進行回火處理，回火溫度分別設定為200 °C >350 V、 450°C、570°C，每組3個試樣，每個試樣在經磨後平面上任意取5點測量，測3組，共15個數據點，並計算平均值，測量粗糙度時，通過觸針在被測表面直接測量讀數，得一個粗糙度值 Ry,每個試樣取5個數據點，共3個試樣，Ryavg為15個Ry的平均值。實驗結果，不同淬火溫度對高速鋼W18Cr4V表面硬度、表面粗糙度及殘餘奧氏體的影響如表1所示。表1 W18Cr4V經淬火與兩次回火後表面硬度、粗糙度及殘餘奧氏體實測值
權利要求
1.高速鋼W18Cr4V壓鑄模熱處理工藝，其特徵在於，該熱處理工藝的流程包括將高速鋼W18Cr4V壓鑄模淬火一次，然後回火兩次，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.根據權利要求1所述的高速鋼W18Cr4V壓鑄模熱處理工藝，其特徵在於，所述淬火用時1. 5小時，第一次回火用時2小時，第二次回火用時1小時。
3.根據權利要求1所述的高速鋼W18Cr4V壓鑄模熱處理工藝，其特徵在於，淬火電爐的加熱功率為5KW，回火電爐的加熱功率為2. 5KW。
全文摘要
本發明提出一種高速鋼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1.5小時，然後回火兩次，第一次回火溫度為300℃～400℃，用時2小時，第二次回火溫度為570℃，用時1小時，淬火電爐的加熱功率為5KW，回火電爐的加熱功率為2.5KW。由於採用了高速鋼W18Cr4V製作壓鑄模過程中的熱處理最佳經濟優化工藝參數，可使模具硬度最高，表面粗糙度最低，且熱處理時間為常規工藝的60％，淬火和回火溫度比常規工藝使用的溫度低，可降低電能消耗，節約電能35％以上。
文檔編號C21D1/25GK102382948SQ20111035464
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月10日 優先權日2011年1月13日
發明者葉善培, 季明浩, 沈劍 申請人:上海海事大學