一種用于h13模具鋼的氮化工藝的制作方法

　　【技術(shù)領(lǐng)域】

　　[0001] 本發(fā)明設(shè)及氮化熱處理工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種用于H13模具鋼的氮化工 乙。

　　【背景技術(shù)】 陽00引H13模具鋼由于具有高強(qiáng)度、高初性、良好的回火穩(wěn)定性、較高的耐冷熱疲勞性能 及價格適中的優(yōu)點(diǎn)，已成為國際上廣泛應(yīng)用的一種模具鋼，可作為壓鑄模、熱鍛模、熱擠壓 模、忍棒、模鍛用鍛模、精鍛機(jī)上的鍛模、壓力機(jī)上鍛模及銅、侶及其合金的壓鑄模等；作為 熱作模具時，在服役中反復(fù)與高溫狀態(tài)的加工材料接觸，在周期性的交變應(yīng)力作用下，模具 材料尤其是表層組織將會發(fā)生變化，性能也會相應(yīng)的發(fā)生改變，最終導(dǎo)致失效，主要失效形 式有熱疲勞、熱磨損、腐蝕和塑性變形等。因此，為提高H13模具鋼的表面硬度、耐蝕、和抗 粘結(jié)等性能，需對其進(jìn)行表面處理，保持模具屯、部原有強(qiáng)度與初性的同時有效提高其表面 強(qiáng)度，提高其使用壽命，常對H13模具鋼的表面做氮化熱處理工藝。

　　[0003] 氮化熱處理，是指一種在一定溫度下、一定介質(zhì)中使氮原子滲入工件表層的化學(xué) 熱處理工藝。經(jīng)氮化熱處理的制品具有優(yōu)異的耐磨性、耐疲勞性、耐蝕性及耐高溫的特性。 但是，傳統(tǒng)的氮化熱處理工藝，工件氮化后形成大量的不良組織，例如脈狀組織和白亮層， 而且表面硬度變化梯度睹。脈狀組織及白亮層是一種氮鐵化合物，是在一定溫度下，氮離子 滲入工件的金屬表面中形成的。脈狀組織及白亮層在光學(xué)顯微鏡下觀察呈白色，具有耐腐 蝕性。脈狀組織主要分布在滲層內(nèi)部，而白亮層主要覆蓋在金屬表面；該類氮鐵化合物具有 較好的抗磨損性能，但其同時又硬且脆，不宜受沖擊載荷，特別是對于應(yīng)用于高速鍛造設(shè)備 中的模具，例如H13模具鋼材料，在加工氮化后的模具時，沖擊載荷大、冷熱交替加工，使模 具表面產(chǎn)生大量不良組織，使模具的表面出現(xiàn)剝落及掉塊的現(xiàn)象。采用傳統(tǒng)的氮化工藝較 難控制該類不良氮化組織，往往要采用人工進(jìn)行氮化參數(shù)的控制，穩(wěn)定性較差，不能有效控 制脈狀組織及白亮層等不良組織的產(chǎn)生。

　　【發(fā)明內(nèi)容】

　　[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于H13模具鋼的氮化工藝， 有效控制H13模具鋼氮化時產(chǎn)生的不良組織，處理得到的H13模具鋼樣滲層厚、硬度梯度平 緩，提高了H13模具鋼的使用壽命。 陽0化]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案：

　　[0006] 一種用于H13模具鋼的氮化工藝，包括W下步驟：

　　[0007] 1)硬度篩選：H13模具鋼經(jīng)澤火回火工藝后進(jìn)行硬度篩選，篩選出奧氏體含量低 于5%的H13模具鋼；

　　[0008] 2)預(yù)處理：將經(jīng)步驟1)篩選出的H13模具鋼的表面進(jìn)行清洗、磨光預(yù)處理；

　　[0009] 3)充氮?dú)猓簩⒔?jīng)步驟2)預(yù)處理的H13模具鋼放入真空式氣體氮化爐中，抽真空后 通入氮?dú)鈴?fù)壓，并保持正壓；

　　[0010] 4)加熱：向真空式氣體氮化爐中通入氮?dú)?、二氧化碳、氨氣，加熱升溫?00~ 530°C，保持氮勢為3. 8~4,保溫5~7小時，進(jìn)入強(qiáng)滲階段；

　　[0011] 5)繼續(xù)加熱：向真空式氣體氮化爐中通入氮?dú)?、二氧化碳、氨氣，繼續(xù)加熱升溫至 530~560°C，保持氮勢為0. 8~1. 2,保溫5~7小時，進(jìn)入擴(kuò)散階段；

　　[0012] 6)冷卻：經(jīng)步驟5)加熱結(jié)束后，降溫至100°C時將H13模具鋼從真空式氣體氮化 爐中取出，冷卻至室溫。

　　[0013] 其中，步驟1)中，所述澤火回火工藝為：將H13模具鋼加熱至1030°C后澤火、 500°C回火，經(jīng)澤火回火處理，使H13模具鋼的使用壽命更長。

　　[0014] 其中，步驟2)中，所述清洗、磨光預(yù)處理具體過程為：將經(jīng)步驟1)篩選出的化3模 具鋼用丙酬清洗表面油污，然后對表面進(jìn)行磨光處理。

　　[0015] 其中，步驟3)的具體過程為：將經(jīng)步驟2)預(yù)處理的化3模具鋼放入真空式氣體氮 化爐中，抽真空至Imbar，W1.化A的流量通入氮?dú)鈴?fù)壓，并保持正壓。需要說明的是，所述 的正壓為稍大于正常大氣壓，使?fàn)t內(nèi)不是負(fù)壓狀態(tài)。

　　[0016] 其中，步驟4)中，向真空式氣體氮化爐中通入氮?dú)?、二氧化碳、氨氣，加熱升溫?520~530°C，保持氮勢為3. 9,保溫6小時，進(jìn)入強(qiáng)滲階段。

　　[0017] 其中，步驟5)中，向真空式氣體氮化爐中通入氮?dú)?、二氧化碳、氨氣，繼續(xù)加熱升 溫至530~540°C，保持氮勢為1，并保溫6小時，進(jìn)入擴(kuò)散階段。

　　[001引其中，步驟6)中，所述的降溫W200°CA的速度進(jìn)行降溫。

　　[0019] 其中，步驟6)的具體過程為1.化A的流量往真空式氣體氮化爐中通入氮?dú)猓琖200°CA的速度降溫至100°C時，將H13模具鋼從真空式氣體氮化爐中取出，冷卻至室 溫。

　　[0020] 氮化溫度越高，氮化時間越長，硬度有下降的趨勢，但滲層深度隨時間延長越來越 深，而氮化白層跟氮勢有密切關(guān)系。氮勢往往是采用Κη值來表示，通過氮化爐內(nèi)的氨探頭 傳感器測量爐內(nèi)氨氣含量，反饋至控制系統(tǒng)，計(jì)算出氮勢，通過氮勢來控制氮?dú)?、氨氣、二?化碳的流量計(jì)流量，從而決定氮化層組織；通過選擇氮化溫度和氮化時間來控制氮化后所 需的表面硬度和滲層深度。

　　[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明的用于Η13模具鋼的氮化工藝，將Η13模具東锜火回火后做一個硬度篩選，使要氮化處理的模具鋼達(dá)到硬度的要求；清洗、磨 光預(yù)處理可W有效去除Η13模具鋼表面的污物，便于下一步的氮化處理；抽真空后充氮?dú)?并保持爐內(nèi)正壓，排出爐內(nèi)的空氣、氨氣等氣體，防止模具鋼的表面被氧化，同時防止?fàn)t內(nèi) 的氨氣與氧氣高溫下反應(yīng)發(fā)生爆炸，避免產(chǎn)生安全隱患；將Η13模具鋼放入真空式氣體氮 化爐中，分二個階段進(jìn)行氮化處理，強(qiáng)滲階段和擴(kuò)散階段，通過氮化溫度和氮化時間的控制 使材料的表面硬度、滲層深度、不良組織層等得到精確控制；其中，二氧化碳的通入，使其高 溫下分解的氧氣與氨氣分解得到的氨氣相結(jié)合生成水，有效縮短了氮化時間，從而有效控 制了滲層的厚度；控制降溫速度及降溫時間，使模具鋼的表面硬度均勻；本發(fā)明用于Η13模 具鋼的氮化工藝，使Η13模具鋼的表面硬度得到提高，有效控制Η13模具鋼氮化時產(chǎn)生的不 良組織，大大提高了模具的使用壽命，從而降低成本，減少報(bào)廢率。

　　【具體實(shí)施方式】

　　[0022] 下面通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。 陽〇2引 實(shí)施例1

　　[0024] 一種用于H13模具鋼的氮化工藝，包括W下步驟：

　　[00巧]1)H13模具鋼經(jīng)澤火回火工藝后進(jìn)行硬度篩選，控制澤火回火工藝參數(shù)為：澤火 回火工藝為：將H13模具鋼加熱至1030°C后澤火、500°C回火，篩選出奧氏體含量為5%的 H13模具鋼；

　　[00%] 2)將經(jīng)步驟1)篩選出的H13模具鋼用丙酬清洗表面油污，然后對表面進(jìn)行磨光處 理；

　　[0027] 3)將經(jīng)步驟2)預(yù)處理的H13模具鋼放入真空式氣體氮化爐中，抽真空至Imbar， W1.化A的流量通入氮?dú)鈴?fù)壓，并保持正壓；

　　[0028] 4)向真空式氣體氮化爐中通入氮?dú)狻⒍趸?、氨氣，加熱升溫?20~530°C，保 持氮勢為3. 9,保溫6小時，進(jìn)入強(qiáng)滲階段；