[发明专利]一种3Cr13马氏体不锈钢的Q‑P处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及热处理的技术领域，特别是一种塑料模具钢的热处理工艺，尤其是一种3Cr13马氏体不锈钢的Q-P处理工艺。

背景技术

聚氯乙烯、阻燃剂ABS等聚合物塑料材质在成形过程中会分解出Cl等有害元素，对模具型腔有较强的腐蚀性，引起点蚀、应力腐蚀等失效，继而降低模具使用寿命及成品表面质量。

从微观尺度采用分子动力学、第一性原理等方法，计算得出了铁碳团簇在Cr元素的加入下会降低对氯离子的吸附，也即常见的M23C6、M3C两种构型的碳化物均不易吸附氯离子，但M23C6碳化物会造成其周围基体的“贫铬”，从而引起点蚀；而M3C碳化物则不会对“贫铬”造成太大影响。

因而，如何能够使得塑料模具钢的组织中的碳化物尽量以M3C的形态存在，而避免M23C6碳化物的大量出现，对于提高塑料模具钢的耐腐蚀性能具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的就是提供一种塑料模具钢的热处理工艺，用以提高塑料模具钢的耐腐蚀性能。

本发明中所述的塑料模具钢为3Cr13马氏体不锈钢，其经过了锻造、热轧和球化退火。

所述热处理工艺具体为：

首先，将所述塑料模具钢在电热炉中进行固溶处理，所述固溶处理的具体条件为,以330℃/h的升温速率升温至250℃预热，再以120℃/h的升温速率加热到处理温度1120℃，处理时间1.5h，并且处理时通入高纯Ar气，Ar的压力为60MPa；

随后，对所述塑料模具钢进行淬火处理，具体是以1.0℃/s的冷却速度，迅速将所述塑料模具钢冷却到210℃；

随后，对所述塑料模具钢进行再分配处理，具体是迅速将淬火后的塑料模具钢置入350-380℃的盐浴处理环境加热到保温3-5h，随后空冷至室温；

最后，对塑料模具钢进行回火处理，具体是以150-200℃/h升温速率加热到330-350℃保温2-3h进行一次回火处理并水冷至室温。

经本申请热处理工艺处理后的塑料模具钢，具有优异的组织性能，能够很好地对M23C6碳化物进行控制，使得塑料模具钢中的碳化物基本以M3C的形态存在，从而使得模具钢兼具优良的力学性能和耐腐蚀性能。特别是本申请优选的再分配处理温度和保温时间，使得3Cr13马氏体不锈钢获得了突出的耐腐蚀性能。

附图说明

图1是3Cr13马氏体不锈钢经不同再分配处理温度后的衍射图谱；

图2是3Cr13马氏体不锈钢经不同再分配处理温度后的动电位极化曲线。

具体实施方式

实施例1.

首先，将所述塑料模具钢在电热炉中进行固溶处理，所述固溶处理的具体条件为,以330℃/h的升温速率升温至250℃预热，再以120℃/h的升温速率加热到处理温度1120℃，处理时间1.5h，并且处理时通入高纯Ar气，Ar的压力为60MPa；

随后，对所述塑料模具钢进行淬火处理，具体是以1.0℃/s的冷却速度，迅速将所述塑料模具钢冷却到210℃；

随后，对所述塑料模具钢进行再分配处理，具体是迅速将淬火后的塑料模具钢置入350℃的盐浴处理环境加热到保温3h，随后空冷至室温；

最后，对塑料模具钢进行回火处理，具体是以180℃/h升温速率加热到340℃保温2h进行一次回火处理并水冷至室温。

实施例2-3以及比较例1-5的具体处理参数参见表1（未列出的表示与实施例1相同）：

耐蚀性测试采用电化学方法，使用Corrtest CS350型电化学工作站，研究材料在含Cl^-水溶液中的电化学腐蚀性能。电化学实验采用三电极体系，以Pt电极为对电极，甘汞电极为参比电极，不锈钢试样为工作电极。测试介质选用3.5%NaCl水溶液，工作电极加工成为ϕ10×3 mm的圆盘试样，并使用环氧树脂进行封样。测试过程中首先进行0.5h阴极极化以去除由于放置时间不同造成的不锈钢表面钝化膜状态不同的影响。之后进行0.5h开路电位测量，以得到不锈钢在介质中的腐蚀电位（OCP），并以此电位为零点，进行交流幅值为10mV，频率范围10-2Hz~105Hz的交流阻抗（EIS）谱测量，以得到材料在腐蚀电位下的钝化膜特性；之后，以0.166 mV/s的扫描速率，在-0.5V（vs. OCP）~1V（vs. OCP）范围内进行动电位极化测试，并设定在电流密度高于0.1μA/cm2时结束测量，此时所对应的电位值即为材料的点蚀电位。

表1 不同再分配处理条件下EIS拟合结果拟合结果