CN103333997A - H13模具钢的退火热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种H13模具钢的退火热处理方法，该步骤包括：首先将锻造后的H13模块空冷至480~520℃，然后放入热处理炉中，随炉升温至530~570℃，保温3~5h，使模块温度均匀；进过第一阶段的热处理和第二阶段的热处理后，随炉冷却至350~400℃，出炉空冷，完成热处理。本发明提高了碳化物的球化率，球化率可以达到95%以上，碳化物分布均匀且细小，改善了合金元素的偏析，使模块硬度更加均匀。
Description
技术领域
本发明属于热处理方法，具体是指一种H13模具钢的退火热处理方法。
技术背景
H13模具钢中的合金元素含量达到8%左右，大量的合金元素的添加使共析点左移，H13模具钢属于过共析钢，碳及合金元素的严重偏析，特别是铬、钒元素的作用，使得该钢在凝固过程中出现不平衡的亚稳定共晶碳化物。目前很多国内生产的H13模具钢退火态心部组织存在粗大的共晶碳化物和成分偏析，二次碳化物聚集在晶界处，并且在局部地方连成链状碳化物，而共晶碳化物和二次碳化物在晶界聚集对模块的冲击韧度影响很大。
由于常规球化退火工艺，因加热温度较低（860℃左右），很难改善碳化物的形态、分布和组织不均匀性，尤其是大尺寸的模块。在常规的热处理前增加一次正火处理，可降低钢中未溶解的碳化物数量，细化奥氏体晶粒，减轻碳化物分布的不均匀性，提高强度和韧性。但目前这种正火+球化退火的热处理工艺中，正火加热的温度相对比较低（960~980℃）、保温时间比较短（2h），合金元素的偏析不能充分得到改善，碳化物不能充分的熔解在奥氏体中，导致球化处理时碳化物不能充分的球化，因此组织中存在偏析和球化率低等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种H13模具钢的退火热处理方法，该方法提高了碳化物的球化率，降低了合金元素在组织中的偏析。
为实现上述目的，本发明所设计的H13模具钢的退火热处理方法，包括以下步骤：
1）将锻造后的H13模块空冷至480~520℃，该温度在马氏体转变点以上，以防产生马氏体转变，然后放入热处理炉中，随炉升温至530~570℃，保温3~5h，使模块温度均匀；
2）第一阶段的热处理：将炉温升至1000~1040℃，保温8~10h，在高温进行长时间的保温可以有利于碳化物熔解到奥氏体中，有利于合金元素的扩散，达到改善偏析的作用，将模块从炉内取出，通过急风速冷，使模块温度冷却到350~450℃，该温度在马氏体转变点以上的，使合金元素均匀的分布在基体上，急速风冷有利于形成细小的碳化物质点和基体组织，打破网状碳化物；
3）再将步骤2）中冷却的H13模块放入到热处理炉中，控制加热速度使H13模块加热到630~680℃，保温3~5h，避免在后续的加热过程中由于心部和表面的温差过大，造成热应力和组织应力；
4）第二阶段的热处理：步骤3）H13模块随热处理炉加热到810~830℃，保温10~15h，使碳化物进一步球化完全，控制热处理炉冷却并使H13模块冷却到630~670℃，保温3~5h，使心部和表面的温度均匀一致，随炉冷却至350~400℃，出炉空冷，完成热处理。
进一步地，所述步骤1）中，热处理炉的炉温≤300℃。
再进一步地，所述步骤4）中，热处理炉冷却速度为5~30℃／h。
本发明优点如下：
本发明将锻造后的H13模块空冷至480~520℃，该温度在马氏体转变点以上，以防产生马氏体转变；将正火温度提高到1000~1040℃，这有利于碳化物熔解到奥氏体中、合金元素的扩散，改善了合金元素的偏析，使液析碳化物得到充分的熔解。正火采用的冷却方式为急速风冷，可以使熔解的碳化物快速析出而不长大，均匀的分布在基体上，析出的碳化物细小，打破网状和链状的碳化物，合金元素来不及扩散，偏析得到明显的改善，组织也得到了细化。在随后的球化退火过程中，碳化物在正火后的细小均匀的碳化物上球化，由于正火后的碳化物细小、均匀，球化退火的效率和球化率高，球化率可以达到95%以上，且组织是在正火的组织上进行转变的，退火后的组织将会更加的细小。
附图说明
图1为本发明的热处理工艺图；
图2为本发明的热处理工艺所获得的高倍金相组织图，其组织可以达到北美压铸模金相标准的AS3以上级别。
图中，1.锻造后空冷至480~520℃；2.炉内530~570℃，均温3~5h；3.炉内升温速度≤100℃/h；4.炉内1000~1040℃，保温8~10h；5.取出模块，疾风速冷或喷雾冷却使模块冷却到马氏体转变点以上温度350~450℃；6.将模块放入提前升至400℃的热处理炉；
7.控制炉内升温速度≤100℃/h；8.炉内630~680℃，保温3~5h；9.控制炉内升温速度≤100℃/h；10.炉内810~830℃，保温10~15h；
11.控制炉内冷却速度≤30℃/h；12.炉内630~670℃，保温3~5h；13.随炉冷却至350~400℃，出炉空冷。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明H13模具钢的退火热处理方法作进一步的详细说明。
实施例1
选用锻造后的φ500×2500mm的H13模块， 具体的热处理工艺如下：
1）将锻造后的H13模块空冷至500℃，然后放入炉温为270℃的热处理炉中，随炉升温至550℃，保温3h，使模块温度均匀；
2）第一阶段的热处理：将炉温升至1020℃，保温9h，进行将模块从炉内取出，通过急风速冷，使模块冷却到马氏体转变点的温度400℃；
3）再将步骤2）中冷却的H13模块放入到热处理炉中，控制加热速度使H13模块加热到650℃，保温4h；
4）第二阶段的热处理：步骤3）H13模块随热处理炉加热到820℃，保温10h，控制热处理炉冷却速度为30℃／h，使H13模块冷却到650℃，保温4h，随炉冷却至350℃，出炉空冷，完成热处理。
对热处理后的H13模块的金相组织如图2所示，图中的组织为铁素体上均匀分布的球状碳化物。
实施例2
选用锻造后的φ500×2500mm的H13模块， 具体的热处理工艺如下：
1）将锻造后的H13模块空冷至520℃，然后放入炉温为300℃的热处理炉中，随炉升温至570℃，保温5h，使模块温度均匀；
2）第一阶段的热处理：将炉温升至1040℃，保温8h，进行将模块从炉内取出，通过急风速冷，使模块冷却到马氏体转变点的温度450℃；
3）再将步骤2）中冷却的H13模块放入到热处理炉中，控制加热速度使H13模块加热到630℃，保温5h；
4）第二阶段的热处理：步骤3）H13模块随热处理炉加热到830℃，保温12h，控制热处理炉冷却速度为5℃／h，使H13模块冷却到630℃，保温5h，随炉冷却至380℃，出炉空冷，完成热处理。
实施例3
选用锻造后的φ500×2500mm的H13模块， 具体的热处理工艺如下：
1）将锻造后的H13模块空冷至480℃，然后放入炉温为100℃的热处理炉中，随炉升温至530℃，保温4h，使模块温度均匀；
2）第一阶段的热处理：将炉温升至1000℃，保温10h，进行将模块从炉内取出，通过急风速冷，使模块冷却到马氏体转变点的温度350℃；
3）再将步骤2）中冷却的H13模块放入到热处理炉中，控制加热速度使H13模块加热到680℃，保温3h；
4）第二阶段的热处理：步骤3）H13模块随热处理炉加热到810℃，保温15h，控制热处理炉冷却速度为10℃／h，使H13模块冷却到670℃，保温3h，随炉冷却至400℃，出炉空冷，完成热处理。
Claims (3)
1.一种H13模具钢的退火热处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）将锻造后的H13模块空冷至480~520℃，然后放入热处理炉中，随炉升温至530~570℃，保温3~5h，使模块温度均匀；
2）第一阶段的热处理：将炉温升至1000~1040℃，保温8~10h，进行将模块从炉内取出，通过急风速冷，使模块温度冷却到350~450℃；
3）再将步骤2）中冷却的H13模块放入到热处理炉中，控制加热速度使H13模块加热到630~680℃，保温3~5h；
4）第二阶段的热处理：步骤3）中H13模块随热处理炉加热到810~830℃，保温10~15h，控制热处理炉冷却并使H13模块冷却到630~670℃，保温3~5h，随炉冷却至350~400℃，出炉空冷，完成热处理。
2.根据权利要求1所述H13模具钢的退火热处理方法，其特征在于：所述步骤1）中，热处理炉的炉温≤300℃。
3.根据权利要求1或2所述H13模具钢的退火热处理方法，其特征在于：所述步骤4）中，热处理炉冷却速度为5~30℃／h。
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