[发明专利]一种提高精密量具、模具用钢尺寸稳定性处理工艺

说明书

本发明公开一种提高精密量具、模具用钢尺寸稳定性处理工艺，通过两次以上循环、可控的深冷处理，使绝大部分残余奥氏体转变为马氏体，显著降低残余奥氏体含量，提高尺寸稳定性；深冷处理之后，再进行低温回火，降低马氏体内应力，稳定组织，以进一步稳定残余奥氏体，消除内应力，提高其尺寸稳定性，并保持高精密量具、模具原有的高硬度与高强度，具有广阔的应用前景和经济价值。

技术领域

本发明属于钢材加工技术，涉及一种提高精密量具、模具用钢尺寸稳定性处理工艺。

背景技术

尺寸稳定性用于表征材料在特定环境下，经过一段时间保持其原始尺寸和形状的能力。对于工具、模具、量具、轴承等精密零件，为保证其高硬度、高耐磨性及高尺寸稳定性，常采用高碳钢、高合金钢等高强度材料，经“淬火+回火”工艺制备而成，以达到对使用性的要求。

例如，发明专利CN108588370A公开了一种提高8Cr4Mo4V轴承用钢尺寸稳定性的热处理方法，采用“淬火+回火”工艺，再辅以低温冷处理(-50℃～-70℃)，在一定程度上，提高了8Cr4Mo4V轴承零件的尺寸稳定性。通常情况下，高碳钢、高合金钢经“淬火+回火”工艺后，微观组织中含有一定量的残余奥氏体。该组织为亚稳态，在零件长期存放或使用过程中会发生相变形成马氏体。由于不同微观组织的比容(或热膨胀系数)存在差异，残余奥氏体转变为马氏体，必然导致零件的宏观尺寸稳定性发生变化，产生尺寸畸变。畸变程度较大时，将导致零件失效，甚至引发安全事故。另一方面，相变过程中产生内应力，也会引起零件尺寸畸变，显著影响精密零件尺寸稳定性。精密量具/模具在使用或长时间放置过程中，必须保持严格公差，避免产生尺寸畸变。

发明内容

本发明目的在于提供一种提高精密量具、模具用钢尺寸稳定性处理工艺，提高精密用钢零件用钢尺寸稳定性，同时保持钢材原有的高硬度和高耐磨性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种提高精密量具、模具用钢尺寸稳定性处理工艺，包括以下步骤：

(1)将精密量具、模具用钢样品经高温固溶处理、高温锻造、预先热处理、两相区淬火处后，油冷至室温；

(2)经步骤(1)冷却至室温后，不经过回火，立即以0.5～2℃/min冷却速度冷却至-196℃，保温2h～24h，之后回温至室温，回温速度控制在5～10℃/min，重复操作步骤(2)1～3次；

(3)回温至室温后，对样品进行低温回火处理，回火温度为140℃～170℃，保温2～4h，最后出炉空冷至室温，完成稳定化处理工艺。

进一步，所述步骤(1)中预先热处理采用球化退火工艺。

进一步，所述步骤(2)中采用液氮控温进行冷却。

进一步，所述精密量具、模具用钢为GCr15、CrWMn、9Mn2V或Cr12MnV。

本发明提高精密量具、模具用钢尺寸稳定性处理工艺，通过两次以上循环、可控的深冷处理，使绝大部分残余奥氏体转变为马氏体，显著降低残余奥氏体含量，提高尺寸稳定性；深冷处理之后，再进行低温回火，降低马氏体内应力，稳定组织，以进一步稳定残余奥氏体，消除内应力，提高其尺寸稳定性，并保持高精密量具、模具原有的高硬度与高强度。

本发明提高精密量具、模具零件尺寸稳定性关键控制因素有三个：

(1)工艺先后次序控制：淬火后的样品，首先应进行两次以上循环深冷处理，其次，再进行回火处理，次序不可颠倒；

(2)深冷处理工艺控制：以可控的、缓慢冷却、缓慢回温的方式，通过两次以上循环深冷处理工艺，降低残余奥氏体含量，稳定组织；