專利名稱：熱作模具鋼4Cr5MoSiV1的帶狀組織減輕或消除熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱作模具鋼4Cr5MoSiVl，尤其是涉及一種熱作模具鋼4Cr5MoSiVl的帶狀組織減輕或消除熱處理工藝。
背景技術(shù)：
熱作模具鋼4Cr5MoSiVl，具有較好的耐熱性、抗熱疲勞性能及抗液態(tài)鋁合金沖蝕的性能，被廣泛應(yīng)用于鋁合金壓鑄模、精密鑄造模具、熱鍛壓沖頭、熱擠壓模具、熱剪切模具、熱軋輥以及在各種沖擊和極冷條件下工作的模具等，但是在熱作模具鋼4Cr5MoSiVl的制備過程中，鋼液在冷卻凝固過程中存在選擇性結(jié)晶取向，易導(dǎo)致合金元素在枝晶間產(chǎn)生 偏析，在軋制過程中這些合金元素沿著軋制方向分布，在鋼中產(chǎn)生鐵素體——珠光體相間分布的帶狀組織，該帶狀組織的存在使鋼材的力學(xué)性能具有方向性橫向塑性韌性降低，切削性能和表面光潔度變差。采用此種材料的工件在工作過程中易沿著鐵素體——珠光體兩相的交界處開裂，縮短了工件的使用壽命，因此在生產(chǎn)過程中一般要求該帶狀組織不大于2級。目前，傳統(tǒng)的熱作模具鋼帶狀組織減輕或消除工藝方法為高溫?cái)U(kuò)散+正火。高溫?cái)U(kuò)散需要在高溫段長時(shí)間O 10小時(shí))保溫，極大地消耗了能源，同時(shí)奧氏體晶粒長大比較嚴(yán)重，導(dǎo)致材料使用性能顯著降低。此外，經(jīng)高溫?cái)U(kuò)散處理后材料表面氧化比較嚴(yán)重。高溫?cái)U(kuò)散后需要進(jìn)行正火處理來細(xì)化晶粒，在增加生產(chǎn)成本的同時(shí)造成了一定程度上的工藝復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可減輕或消除熱作模具鋼4Cr5MoSiVl中的帶狀組織，且工序簡單、操作方便、降低能耗的熱作模具鋼4Cr5MoSiVl的帶狀組織減輕或消除熱處理工藝。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種熱作模具鋼4Cr5MoSiVl的熱處理工藝，具體步驟如下
(1)將4Cr5MoSiVl鋼料置于常溫真空熱處理爐中，按200-220°C/h的升溫速度加熱到530-600°C，控制保溫時(shí)間每毫米鋼材厚度80-90s ；
(2)隨后加熱到830-850°C，控制保溫時(shí)間每毫米鋼材厚度60-90s；
(3)繼續(xù)加熱到1050-1070°C，控制保溫時(shí)間每毫米鋼材厚度70-90s；
(4)隨后將真空熱處理爐的爐溫快速冷卻到600-700°C，保溫2-4h，空冷到室溫；
(5)將4Cr5MoSiVl鋼料放入回火爐中加熱到580_600°C，保溫2h，空冷到室溫，即得到帶狀組織減輕或消除的熱作模具鋼4Cr5MoSiVl。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明采用在530-600°C、830-85(TC分別保溫處理，使鋼材加熱均勻化，抑制由于加熱不均勻而引起的應(yīng)力集中，改變了組織內(nèi)部的熱應(yīng)力狀態(tài)，同時(shí)在1050-1070°C保溫處理，使得碳化物溶解的合金元素均勻化，造成晶粒長大傾向性減小，不需要再次熱處理來細(xì)化晶粒，且高溫段保溫時(shí)間短，降低了能源消耗；隨后的快速冷卻，使得碳化物及合金元素保持均勻化，從而抑制了帶狀組織的出現(xiàn)；回火處理穩(wěn)定了鋼材既得組織，并且進(jìn)一步消除了應(yīng)力集中。此外，本發(fā)明操作工藝簡單易行，具有一定的實(shí)用性。


圖I為經(jīng)傳統(tǒng)工藝處理的熱作模具鋼4Cr5MoSiVl帶狀組織的微觀圖像；
圖2為經(jīng)本發(fā)明技術(shù)處理的4Cr5MoSiVl帶狀組織減輕的微觀圖像；
圖3為經(jīng)本發(fā)明技術(shù)處理的4Cr5MoSiVl帶狀組織基本消除的微觀圖像。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例一
(1)將4Cr5MoSiVl鋼料置于常溫真空熱處理爐中，按200°C/h的升溫速度加熱到530°C，控制保溫時(shí)間每毫米鋼材厚度80s ；
(2)隨后加熱到830°C，控制保溫時(shí)間每毫米鋼材厚度60s；
(3)繼續(xù)加熱到1050°C，控制保溫時(shí)間每毫米鋼材厚度70s；
(4)隨后將真空熱處理爐的爐溫快速冷卻到700°C，保溫2h，空冷到室溫；
(5)將4Cr5MoSiVl鋼料放入回火爐中加熱到580°C，保溫2h，空冷到室溫。在微觀視圖中帶狀組織得以減輕，如圖2所示。實(shí)施例二
(1)將4Cr5MoSiVl鋼料置于常溫真空熱處理爐中，按210°C/h的升溫速度加熱到560°C，控制保溫時(shí)間每毫米鋼材厚度85s ；
(2)隨后加熱到840°C，控制保溫時(shí)間每毫米鋼材厚度80s；
(3)繼續(xù)加熱到1065°C，控制保溫時(shí)間每毫米鋼材厚度80s；
(4)隨后將真空熱處理爐的爐溫快速冷卻到650°C，保溫3h，空冷到室溫；
(5)將4Cr5MoSiVl鋼料放入回火爐中加熱到590°C，保溫2h，空冷到室溫。在微觀視圖中帶狀組織基本未見，如圖3所示。實(shí)施例三
(1)將4Cr5MoSiVl鋼料置于常溫真空熱處理爐中，按220°C/h的升溫速度加熱到580°C，控制保溫時(shí)間每毫米鋼材厚度90s ；
(2)隨后加熱到850°C，控制保溫時(shí)間每毫米鋼材厚度90s；
(3)繼續(xù)加熱到1050-1070°C，控制保溫時(shí)間每毫米鋼材厚度90s；
(4)隨后將真空熱處理爐的爐溫快速冷卻到600°C，保溫4h，空冷到室溫；
(5)將4Cr5MoSiVl鋼料放入回火爐中加熱到600°C，保溫2h，空冷到室溫。在微觀視圖中帶狀組織得以減輕，，如圖2所示。對比試驗(yàn)
表I為按背景技術(shù)中傳統(tǒng)工藝處理熱作模具鋼4Cr5MoSiVl后的力學(xué)性能數(shù)據(jù)及按實(shí)施例I、實(shí)施例2和實(shí)施例3的方法處理后的力學(xué)性能數(shù)據(jù)，表2為按背景技術(shù)中傳統(tǒng)工藝處理熱作模具鋼4Cr5MoSiVl后的力學(xué)性能數(shù)據(jù)及按實(shí)施例I、實(shí)施例2和實(shí)施例3的方法處理后的熱疲勞性能。表I在鋼材硬度為HRC47-48條件下傳統(tǒng)工藝與本發(fā)明處理力學(xué)性能
權(quán)利要求
1.一種熱作模具鋼4Cr5MoSiVl的熱處理工藝，其特征在于具體步驟如下 (1)將4Cr5MoSiVl鋼料置于常溫真空熱處理爐中，按200_220°C/h的升溫速度加熱到530-600°C，控制保溫時(shí)間每毫米鋼材厚度80-90s ； (2)隨后加熱到830-850°C，控制保溫時(shí)間每毫米鋼材厚度60-90s； (3)繼續(xù)加熱到1050-1070°C，控制保溫時(shí)間每毫米鋼材厚度70-90s； (4)隨后將真空熱處理爐的爐溫快速冷卻到600-700°C，保溫2-4h，空冷到室溫； (5)將4Cr5MoSiVl鋼料放入回火爐中加熱到580_600°C，保溫2h，空冷到室溫，即得到帶狀組織減輕或消除的熱作模具鋼4Cr5MoSiVl。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱作模具鋼4Cr5MoSiVl的熱處理工藝，其特征在于具體步驟如下 (1)將4Cr5MoSiVl鋼料置于常溫真空熱處理爐中，按210°C/h的升溫速度加熱到560°C，控制保溫時(shí)間每毫米鋼材厚度85s ； (2)隨后加熱到840°C，控制保溫時(shí)間每毫米鋼材厚度75s； (3)繼續(xù)加熱到1060°C，控制保溫時(shí)間每毫米鋼材厚度80s； (4)隨后將真空熱處理爐的爐溫快速冷卻到650°C，保溫3h，空冷到室溫； (5)將4Cr5MoSiVl鋼料放入回火爐中加熱到590°C，保溫2h，空冷到室溫，即得到帶狀組織減輕或消除的熱作模具鋼4Cr5MoSiVl。
全文摘要
本發(fā)明公開了熱作模具鋼4Cr5MoSiV1的帶狀組織減輕或消除熱處理工藝，特點(diǎn)是包括以下步驟(1)將4Cr5MoSiV1鋼料置于常溫真空熱處理爐中，按200-220℃/h的升溫速度加熱到530-600℃，控制時(shí)間80-90s/每毫米鋼材；(2)隨后加熱到830-850℃，控制時(shí)間60-90s/每毫米鋼材；(3)繼續(xù)加熱到1050-1070℃，控制時(shí)間70-90s/每毫米鋼材；(4)隨后將真空熱處理爐的爐溫快速冷卻到600-700℃，保溫2-4h，空冷到室溫；(5)將鋼料放入回火爐中加熱到580-600℃，保溫2h，空冷到室溫即得到產(chǎn)品，優(yōu)點(diǎn)是可減輕或消除帶狀組織，且工序簡單、操作方便、降低能耗。
文檔編號C21D6/00GK102876866SQ201210371200
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者王芳, 袁書強(qiáng), 田雨江, 高永亮, 易更, 陳炯, 劉峰濤, 周春華 申請人:中國兵器科學(xué)研究院寧波分院