本發(fā)明涉及塑料模具鋼的
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是一種塑料模具鋼的熱處理工藝，尤其是一種3Cr13馬氏體不銹鋼及其熱處理工藝。
背景技術(shù)：
：聚氯乙烯、阻燃劑ABS等聚合物塑料材質(zhì)在成形過程中會分解出Cl等有害元素，對模具型腔有較強的腐蝕性，引起點蝕、應(yīng)力腐蝕等失效，繼而降低模具使用壽命及成品表面質(zhì)量。從微觀尺度采用分子動力學(xué)、第一性原理等方法，計算得出了鐵碳團簇在Cr元素的加入下會降低對氯離子的吸附，也即常見的M23C6、M3C兩種構(gòu)型的碳化物均不易吸附氯離子，但M23C6碳化物會造成其周圍基體的“貧鉻”，從而引起點蝕；而M3C碳化物則不會對“貧鉻”造成太大影響。因而，如何能夠使得塑料模具鋼的組織中的碳化物盡量以M3C的形態(tài)存在，而避免M23C6碳化物的大量出現(xiàn)，對于提高塑料模具鋼的耐腐蝕性能具有重要的意義。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的就是提供一種塑料模具鋼的熱處理工藝，用以提高塑料模具鋼的耐腐蝕性能。本發(fā)明中所述的塑料模具鋼為3Cr13馬氏體不銹鋼，其經(jīng)過了鍛造、熱軋和球化退火。所述熱處理工藝具體為：首先，將所述塑料模具鋼在電熱爐中進行固溶處理，所述固溶處理的具體條件為，以300-360℃/h的升溫速率升溫至250℃預(yù)熱，再以100-150℃/h的升溫速率加熱到處理溫度1120-1140℃，處理時間1.5-2h，并且處理時通入高純Ar氣，Ar的壓力為60-80MPa；隨后，對所述塑料模具鋼進行淬火處理，具體是以0.8-1.0℃/s的冷卻速度，迅速將所述塑料模具鋼冷卻到220℃以下；隨后，對所述塑料模具鋼進行再分配處理，具體是迅速將淬火后的塑料模具鋼置入350-380℃的鹽浴處理環(huán)境加熱到保溫3-5h，隨后空冷至室溫；最后，對塑料模具鋼進行回火處理，具體是以150-200℃/h升溫速率加熱到330-350℃保溫2-3h進行一次回火處理并水冷至室溫。經(jīng)本申請熱處理工藝處理后的塑料模具鋼，具有優(yōu)異的組織性能，能夠很好地對M23C6碳化物進行控制，使得塑料模具鋼中的碳化物基本以M3C的形態(tài)存在，從而使得模具鋼兼具優(yōu)良的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。附圖說明圖1是3Cr13馬氏體不銹鋼經(jīng)不同固溶處理溫度后的衍射圖譜；圖2是3Cr13馬氏體不銹鋼經(jīng)不同固溶處理溫度后的動電位極化曲線；圖3是3Cr13馬氏體不銹鋼經(jīng)不同再分配處理溫度后的衍射圖譜；圖4是3Cr13馬氏體不銹鋼經(jīng)不同再分配處理溫度后的動電位極化曲線。具體實施方式實施例1.首先，將所述塑料模具鋼在電熱爐中進行固溶處理，所述固溶處理的具體條件為，以300-360℃/h的升溫速率升溫至250℃預(yù)熱，再以100-150℃/h的升溫速率加熱到處理溫度1120-1140℃，處理時間1.5-2h，并且處理時通入高純Ar氣，Ar的壓力為60-80MPa；隨后，對塑料模具鋼進行淬火處理，具體是以0.8-1.0℃/s的冷卻速度，迅速將所述塑料模具鋼冷卻到220℃以下；隨后，對塑料模具鋼進行再分配處理，具體是迅速將淬火后的塑料模具鋼置入350℃的鹽浴處理環(huán)境加熱到保溫3h，隨后空冷至室溫；最后，對塑料模具鋼進行回火處理，具體是以180℃/h升溫速率加熱到340℃保溫2h進行一次回火處理并水冷至室溫。實施例2-3以及比較例1-3的具體處理參數(shù)參見表1（未列出的表示與實施例1相同）：表1不同固溶處理條件下耐腐蝕性測試結(jié)果No.處理溫度（℃）處理時間（h）處理壓力（MPa）點蝕電位（mV）111201.560175.36211301.870180.2531140280173.441*9801.87075.422*10301.870108.273*10801.870162.15耐蝕性測試采用電化學(xué)方法，使用CorrtestCS350型電化學(xué)工作站，研究材料在含Cl-水溶液中的電化學(xué)腐蝕性能。電化學(xué)實驗采用三電極體系，以Pt電極為對電極，甘汞電極為參比電極，不銹鋼試樣為工作電極。測試介質(zhì)選用3.5%NaCl水溶液，工作電極加工成為?10×3mm的圓盤試樣，并使用環(huán)氧樹脂進行封樣。測試過程中首先進行0.5h陰極極化以去除由于放置時間不同造成的不銹鋼表面鈍化膜狀態(tài)不同的影響。之后進行0.5h開路電位測量，以得到不銹鋼在介質(zhì)中的腐蝕電位（OCP），并以此電位為零點，進行交流幅值為10mV，頻率范圍10-2Hz~105Hz的交流阻抗（EIS）譜測量，以得到材料在腐蝕電位下的鈍化膜特性；之后，以0.166mV/s的掃描速率，在-0.5V（vs.OCP）~1V（vs.OCP）范圍內(nèi)進行動電位極化測試，并設(shè)定在電流密度高于0.1μA/cm2時結(jié)束測量，此時所對應(yīng)的電位值即為材料的點蝕電位。由圖1可以發(fā)現(xiàn)，3Cr13馬氏體不銹鋼經(jīng)熱處理后均有馬氏體峰位出現(xiàn)。其中經(jīng)1130℃固溶處理并淬火后，出現(xiàn)了明顯奧氏體峰，而在980℃和1030℃固溶處理并淬火后，則出現(xiàn)了明顯的富Cr型M23C6碳化物的峰位。由表1和圖2不難看出，實施例1-3由于進行了適宜的固溶處理，耐腐蝕性能都具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，而比較例1-3雖然也實施了本發(fā)明的熱處理工藝，但由于其固溶處理溫度并不合適，耐腐蝕性能難以達到滿意的效果。同時，申請人也發(fā)現(xiàn)進一步提高固溶處理的溫度，對于改善3Cr13馬氏體不銹鋼的耐腐蝕性能不會再有明顯提升，反而會造成一定程度的下降。因此，優(yōu)選固溶處理的溫度為1120-1140℃，處理時間1.5-2h，并且處理時通入高純Ar氣，Ar的壓力為60-80MPa。實施例4.首先，將所述塑料模具鋼在電熱爐中進行固溶處理，所述固溶處理的具體條件為,以330℃/h的升溫速率升溫至250℃預(yù)熱，再以120℃/h的升溫速率加熱到處理溫度1120℃，處理時間1.5h，并且處理時通入高純Ar氣，Ar的壓力為60MPa；隨后，對所述塑料模具鋼進行淬火處理，具體是以1.0℃/s的冷卻速度，迅速將所述塑料模具鋼冷卻到210℃；隨后，對所述塑料模具鋼進行再分配處理，具體是迅速將淬火后的塑料模具鋼置入350℃的鹽浴處理環(huán)境加熱到保溫3h，隨后空冷至室溫；最后，對塑料模具鋼進行回火處理，具體是以180℃/h升溫速率加熱到340℃保溫2h進行一次回火處理并水冷至室溫。實施例5以及比較例4-8的具體處理參數(shù)參見表2（未列出的表示與實施例4相同）：表2不同再分配處理條件下EIS擬合結(jié)果擬合結(jié)果No.處理溫度（℃）處理時間（h）Rs/Ω?cm2Rp/kΩ?cm2殘奧含量（vol.%）435032.946174.7511.45538052..917170.8512.04*30042.125152.175.465*40042.908153.6913.186*45042.213161.438.277*50042.318125.13≈38*未處理-1.976175.94<3由表2和圖3可以發(fā)現(xiàn)，3Cr13馬氏體不銹鋼經(jīng)熱處理后均有奧氏體峰位出現(xiàn)。其中在450℃時達到了極大值，但此時的耐腐蝕性能反而有所降低。由表2和圖4不難看出，實施例4-5由于進行了適宜的再分配處理，耐腐蝕性能都具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，而比較例5-8雖然也實施了本發(fā)明的熱處理工藝，但由于其再分配處理溫度并不合適，其耐腐蝕性能都遠遠差于未經(jīng)處理的淬火態(tài)。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3