[发明专利]一种深冷处理工艺及其模具钢

说明书

本发明提供了一种深冷处理工艺，包括如下步骤：S1热处理第一阶段：将模具钢原材料在真空环境中加热至550℃后，保温30分钟，再加热至850℃保温60分钟，继续将加热至1030℃后保温60分钟，在真空环境下通入液氮，液氮经气化后对加热后的模具钢原材料进行淬火处理；S2热处理第二阶段：将上一工序处理后得到的模具钢原材料在真空环境中加热至600℃后，保温60分钟，冷却至室温；S3深冷处理：将得到的模具钢原材料在室温下放置6小时，之后在‑150℃至‑200℃低温环境中放置15‑24小时，进行深冷处理；S4回火阶段：将模具钢原材料在150℃下回火30分钟，最后进行氮化。本发明的深冷工艺将模具钢组织中的奥氏体转化为马氏体，提高了模具的使用寿命。

技术领域

本发明涉及金属热处理工艺技术领域，尤其涉及一种深冷处理工艺及其模具钢。

背景技术

模具钢原材料在热处理工艺之后，其硬度及机械性能均大大提高，但热处理后钢的组织依然有残存较多问题:

1、残余奥氏体。其比例大约有10％-20％，由于奥氏体很不稳定，当受到外力作用或环境温度改变时，易转变为马氏体，而奥氏体与马氏体的比容不一样，将造成材料的不规则膨胀，降低工件的尺寸精度。

2、组织晶粒粗大，材料碳化物固溶过饱和。

3、残余内应力。热处理后的残余内应力将降低材料的疲劳强度以及其他机械性能，在应力释放过程中且易导致工件的变形。

因此需要对热处理后的模具钢材料进行深冷处。深冷处理指钢材需要在-190℃至-230℃的环境下作处理。由于奥氏体在低温环境下非常不稳固及分解，使原来的缺陷产生塑性流动而变成组织细化，因此只要将金属置于超低温环境下，其中的奥氏体会转化成马氏体，内应力因而消除。在超低温时由于组织体积收缩，Fe晶格常数缩细而加强碳原子析出的驱动力，于是马氏体的基体析出大量超微细碳化物，这些超微细结晶体会使物料的强度提高，同时增加耐磨性与刚性。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种深冷处理工艺及其模具钢，其解决了现有技术中钢材在热处理后，组织残留的奥氏体较多和残余内应力的问题。

根据本发明的实施例，一种深冷处理工艺，包括如下步骤：

S1热处理第一阶段：将模具钢原材料在真空环境中加热至550℃后，保温30分钟，再加热至850℃保温60分钟，继续将加热至1030℃后保温60分钟，在真空环境下向模具钢原材料通入液氮，液氮经气化后对加热后的模具钢原材料进行淬火处理；

S2热处理第二阶段：将上一工序处理后得到的模具钢原材料在真空环境中加热至600℃后，保温60分钟，最后冷却至室温；

S3深冷处理：将热处理第二阶段得到的模具钢原材料在室温下放置6小时，之后在-150℃至-200℃低温环境中放置15-24小时，进行深冷处理；

S4回火阶段：将深冷处理后得到的模具钢原材料在150℃的环境下回火，时间持续30分钟，最后将模具钢原材料进行氮化。

进一步地，步骤S3中的深冷处理包括以下步骤：在温度-190℃环境下对S2得到的模具钢原材料进行极寒冷处理，维持时间为20小时。

进一步地，步骤S4中模具钢原材料进行氮化的具体步骤包括：

(1)氮化前工件准备：用铁钩将模具钢工件放入酸中一段时间，拿出后用砂纸打磨后冲干净，在水中浸泡10分钟，出水用布抹干，浸入酒精中，最后拿出酒精吹干；

(2)装框：将工件分大小模入放入工件框，用金属丝将工件加固，用吊机把工件框吊入炉中，放油阀下炉盖压紧压柄；

(3)氮化：

1)设置氨气浓度为1-1.5Mpa，开减压阀0.8-0.12Mpa；