[发明专利]新型耐蚀玻璃模具钢大截面锻材的调质方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料热处理技术领域，具体涉及一种预硬化型耐蚀玻璃模具钢大 截面锻材的调质方法，用于制造生产高档玻璃制品用的玻璃模具钢。

背景技术

玻璃模具是玻璃制品成形的重要工具，随着我国轻工业的发展，玻璃制品成形机 的不断提高，对模具材质的耐热性、导热性、模具使用寿命均提出了更高的要求。因此，玻璃 模具材料从铸铁、Ni-Cr铸铁等向特钢发展，由此研制出新型耐蚀玻璃模具钢。

玻璃模具在玻璃成型过程中要承受各向压力，较高的力学性能和硬度是衡量该类 品种实物质量水平的重要技术指标。较高力学性能和硬度指标及其均匀性要求钢材具有均 匀的内部组织，组织不均匀会降低钢的力学性能及硬度均匀性，并导致模具在使用过程中 出现变形、开裂等问题。由于玻璃模具形状复杂，若对成品玻璃模具调质处理，极易产生脱 碳、开裂、变形等缺陷，因此该类钢材用户订货时往往要求预硬化状态交货。所谓预硬化就 是指冶金厂在供货时根据用户要求的硬度和使用性能进行调质处理（调质处理就是指钢材 进行淬火+回火处理），用户得到材料后，直接加工成模具，不再进行淬火、回火处理。避免了 后续热处理所造成的脱碳、开裂、变形等缺陷。

调质过程的控制对该品种的使用性能影响非常重要，目前国内、外生产厂采取的 工艺方法是钢材经奥氏体化加热后通过油淬冷却获得马氏体组织，并经较高温度的回火， 使其硬度（HRC）保持在32～35，然后进行机械加工，加工后直接使用；但由于油的冷却能力 有限，导致大截面锻材淬火后组织中存在较大块状的铁素体，影响硬度均匀性及模具使用 性能，因此对于力学性能、硬度和组织要求较高的耐蚀玻璃模具钢而言，目前缺少满足淬火 速度的适当方法。

发明内容

本发明公开一种新型耐蚀玻璃模具钢大截面锻材的调质方法，目的是解决预硬化 型耐蚀玻璃模具钢大尺寸锻材预硬化后组织不均匀的技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的，对耐蚀玻璃模具钢Φ100mm～Φ450mm大截面 锻材钢材，按钢材尺寸计算加热均匀化时间，进行奥氏体均匀化加热；在台车式电炉内奥氏 体化后，快速进入淬火槽，根据产品规格，进行不连续水淬、空气、油冷冷却；钢材完成马氏 体转变后，进入台车式电炉进行回火处理。

具体工艺步骤：

1.炼钢工艺：

⑴预硬化型耐蚀玻璃模具钢学成分（质量分数/%）：碳为0.17～0.21、硅为0.15～ 0.35、锰为0.60～0.80、铬为16.00～18.00、镍为2.00～2.20、铜不大于0.30、硫不大于 0.025、磷不大于≤0.030，其余为Fe和不可避免的杂质;

⑵采用电炉+LF+VD+电渣重熔炼钢，保证钢锭内部纯净度及成分均匀。

2.锻造工艺：

采用快锻直材或精快锻联合成材，成品规格范围为Φ100mm～Φ450mm，成品材锻后红 送退火;

3.调质工艺（见图1）

第一步：钢材在台车式电炉加热，升温速度不大于100℃/h，加热至1020℃进行奥氏体 化保温4h～6h；

第二步：保温结束后，快速出料，进入淬火槽进行水冷（35～135）s-空冷（200～530）s- 油控（15～92）min时淬火处理，表面温度稳定在200℃～250℃；

第三步：利用空气冷却至200℃以下，工件终冷温度稳定在170℃～190℃的范围内；

第四步：采用台车式电炉进行回火处理，温度为600℃～650℃，保温20h～35h;

4.成品材标准要求指标

⑴交货硬度（HRC）：32～35；

⑵力学性能：抗拉强度不小于900MPa，屈服强度不小于700MPa，断后伸长率不小于15%；

⑶组织：组织中不得有超过5%的铁素体。

2.整体冶炼工艺路线为：

真空感应熔炼（VIM）→保护电渣重熔（PESR）→真空自耗重熔（VAR）Φ508mm合金铸锭。

本发明与现有技术相比具有下列优点：

⑴钢材淬火时采用水淬、空气、油冷控时冷却工艺，有效控制工件冷却速度，保证工件 淬火过程中不出现开裂现象；

⑵钢材淬火时有效抑制了大截面锻材铁素体析出，保证淬火组织均匀；

⑶钢材回火后，硬度均匀，成品模具具有优良的使用性能。

附图说明