[发明专利]一种H13模具钢刀具的复合热处理工艺

说明书

本发明公开了一种H13模具钢刀具的复合处理工艺，属于热处理领域。第一，刀具的碳硼+稀土共渗。它包括以下步骤：A、下料锻打辗环；B、球化退火；C、按图机械加工至相关尺寸要求；D、在真空渗碳炉内将刀具分别在680℃和820℃两段升温保温，排气完成后，加热到950℃，开始炉中进行碳硼共渗，并同时添加0.4％的稀土元素，强渗3.5小时后，扩散1小时，炉温继续加热到1030℃保温30分钟后淬火，在560℃回火两次，即按标准工艺执行，表面硬度达到60HRC以上；第二；刀具的氧氮硫+稀土表面处理：刀具在渗碳淬火回火或真空淬火回火后，清洗净化表面，进行氧氮硫+稀土共渗。目的是进一步提高H13模具钢刀具的表面硬度和使用耐磨性和耐腐蚀性。

技术领域

本发明涉热处理领域，尤其涉及一种H13模具钢刀具的复合热处理工艺。

背景技术

盾构机施工具有机械化程度高、施工速度快、安全性高等优点，被广泛应用于地铁、铁路、水电等重大工程的隧道掘进。盾构机在全断面硬岩施工或者上软下硬复合地层施工时，多采用盘形滚刀，工作时盘形滚刀刀圈在盾构机推力下压入岩体使岩石破碎。盘形滚刀作为破岩工具，不仅承受很大的径向破岩力，同时又受到岩石硬矿物相的剧烈磨损。因此滚刀质量直接影响盾构机的掘进速度，是隧道掘进最大的消耗件之一。

滚刀的工作刃，即刀圈，在工作中受到的摩擦力、剪切力和冲击力相当大，刀圈的损坏方式主要有过早磨损、崩刃、断裂。

目前刀圈常采用的材料为4Cr5MoSiV1、40CrNiMo、H13，但这些刀圈在硬岩和上软下硬岩层掘进中，存在耐磨性差或者容易断裂的问题。掘进硬岩和上软下硬岩层要求刀圈具备较好的韧性，以抵抗岩石的冲击，并尽可能提高材料本身的硬度，延长使用寿命。对于一般条件下制备的金属材料而言，硬度和韧性是一对矛盾，硬度提高势必降低材料的韧性，如刀圈整体硬度达到HRC59以上时，在掘进硬岩时刀圈会产生整体断裂、崩裂现象，而硬度低于HRC55，则刀圈不耐磨。

中国发明专利，公开号：103572022A，授权公日号：2014年2月12日，该发明公开了一种H13型钢的热处理方法。该方法包括如下操作步骤：步骤一，将采用径锻机锻造后的锻件钢材以10-200℃/min的冷却速度冷却至300℃以下，其中所述径锻机的停锻温度为900-950℃；步骤二，将经步骤一处理的锻件钢材在830～880℃条件下保温后再降温至700-760℃进行二级等温球化后冷却，所述二级等温球化是指先低温度球化然后升温进行高温度球化。采用该发明的方法对H13型钢进行热处理提高了锻件材组织的一次检验合格率；产品检验达到北美压铸协会模具材料标准NADCA207#中A4以上水平；生产周期缩短20小时以上；劳动成本及煤气消耗成本有了明显的降低。其不足之处在于，虽然通过该处理方法，可以提高锻件材组织的一次检验合格率，但是对H13钢的耐磨性并没有作进一步提高。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术的H13模具钢的耐磨性差，硬度低的问题，本发明提供了一种H13型钢的热处理方法。它可以提高H13模具钢的耐磨性和硬度。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种H13模具钢刀具的复合热处理工艺，包括以下步骤：

A、下料锻打辗环；

B、球化退火；

C、按图纸的设计要求，机械加工相关尺寸；

D、稀土碳硼共渗复合热处理；

E、氧氮硫+稀土表面处理；

刀具在渗碳硼淬火回火或真空淬火回火后，清洗净化表面，进行氧氮硫+稀土共渗。

优选地，所述的刀具是空心环状体，从外圆向中心呈梯形分布，外圆500mm，内孔280mm，高80mm。