專利名稱：高速鋼W18Cr4V壓鑄模熱處理工藝的制作方法

　　技術(shù)領(lǐng)域：

　　本發(fā)明涉及高速鋼熱處理工藝，尤其涉及高速鋼W18Cr4V應(yīng)用于壓鑄模具制作的熱處理工藝。

　　背景技術(shù)：

　　高速鋼是一種具有高硬度、高耐磨性和高耐熱性的工具鋼，又稱高速工具鋼或鋒鋼，其材料組織中含有大量高硬度的碳化物，具有高強(qiáng)度、高硬度及高耐磨性，優(yōu)良的耐磨性和表面精度高的優(yōu)點(diǎn)。但因其價(jià)格昂貴、熱處理工藝復(fù)雜，在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，其應(yīng)用范圍僅限于刀具制造業(yè)，使用領(lǐng)域不夠?qū)挿?。隨著技術(shù)的發(fā)展，高速鋼逐步進(jìn)入模具制造領(lǐng)域。模具產(chǎn)品制作過程中，以機(jī)加工和熱處理工序?yàn)橹?，其中，熱處理因涉及工序面廣，工藝環(huán)節(jié)多，占用總的加工時(shí)間長(zhǎng)，熱處理工藝周期約占整個(gè)產(chǎn)品的大半部分制作過程。由于熱加工設(shè)備消耗大量電能，因此整件 (套)產(chǎn)品的加工成本中熱處理占據(jù)相當(dāng)多的比例。為了既能保證設(shè)計(jì)精度，又能滿足產(chǎn)品加工和使用要求，研究?jī)?yōu)化熱處理工藝參數(shù)，應(yīng)用工藝檢測(cè)手段，縮短熱處理加工周期，降低能耗，以期獲得合適的機(jī)械經(jīng)濟(jì)精度。高速鋼W18Cr4V逐步應(yīng)用于模具產(chǎn)品中，尤其是應(yīng)用在壓鑄模，其工作壽命及強(qiáng)度，比工程鋼型材料顯著提高。理論上，用高速鋼W18Cr4V制作模具，通常采用以下工藝路線鍛料一預(yù)處理一粗加工一半精加工一熱處理(淬火1250°C 1300°C +回火 550°C 570°C，三至四次)一精加工一成品該工藝流程的熱處理過程中一般要經(jīng)過一次淬火和三至四次回火，淬火溫度為 1250°C 1300°C，回火溫度為550°C 570°C，才能達(dá)到工藝要求。按照上述工藝路線，熱處理所占用的時(shí)間約占整個(gè)加工周期的60%以上。這種熱處理工藝方案能耗大、耗時(shí)長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低，制約了高速鋼應(yīng)用于壓鑄模具的發(fā)展。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種高速鋼W18Cr4V壓鑄模熱處理工藝， 以縮短模具制作周期，降低加工能耗，提高加工效率。為了解決上述問題本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的高速鋼W18Cr4V壓鑄模熱處理工藝，該熱處理工藝的流程包括將高速鋼W18Cr4V 壓鑄模淬火一次，然后回火兩次，淬火溫度為1150°C，第一次回火溫度為300°C 400°C，第二次回火溫度為570°C。優(yōu)選的所述淬火用時(shí)1. 5小時(shí)，第一次回火用時(shí)2小時(shí)，第二次回火用時(shí)1小時(shí)。淬火電爐的加熱功率為5KW，回火電爐的加熱功率為2. 5KW。本發(fā)明的有益效果，由于采用了高速鋼W18Cr4V制作壓鑄模過程中的熱處理最佳經(jīng)濟(jì)優(yōu)化工藝參數(shù)，可使模具硬度最高，表面粗糙度最低，且熱處理時(shí)間為常規(guī)工藝的60%，淬火和回火溫度比常規(guī)工藝使用的溫度低，可降低電能消耗，節(jié)約電能35%以上。

　　圖1所示是高速鋼W18Cr4V壓鑄模在不同溫度下經(jīng)淬火和兩次回火處理后的硬度實(shí)測(cè)值；圖2所示是高速鋼W18Cr4V壓鑄模在不同溫度下經(jīng)淬火和兩次回火處理后的表面粗糙度實(shí)測(cè)值；圖3所示是等奧氏體曲線圖；圖4所示是殘余奧氏體對(duì)表面硬度的影響；圖5所示是高速鋼W18Cr4V壓鑄模經(jīng)不同溫度淬火并經(jīng)三次570°C回火處理后的硬度實(shí)測(cè)值；圖6所示是高速鋼W18Cr4V壓鑄模經(jīng)不同溫度淬火并經(jīng)三次570°C回火處理后的粗糙度實(shí)測(cè)值；圖7是高速鋼W18Cr4V壓鑄模經(jīng)本發(fā)明提出的新工藝處理后與現(xiàn)有理論工藝處理后的硬度實(shí)測(cè)值對(duì)比示意圖；圖8是高速鋼W18Cr4V壓鑄模經(jīng)本發(fā)明提出的新工藝處理后與現(xiàn)有理論工藝處理后的粗糙度實(shí)測(cè)值對(duì)比示意圖。

　　具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明提出的高速鋼W18Cr4V壓鑄模熱處理工藝其流程包括將高速鋼W18Cr4V 壓鑄模在1150°C淬火一次，用時(shí)1.5小時(shí)，然后回火兩次，第一次回火溫度為300°C 400°C，用時(shí)2小時(shí)，第二次回火溫度為570°C，用時(shí)1小時(shí)。淬火電爐的加熱功率為5KW，回火電爐的加熱功率為2. 5KW。由于本發(fā)明采用了高速鋼W18Cr4V制作壓鑄模過程中的熱處理最佳經(jīng)濟(jì)優(yōu)化工藝參數(shù)，可使模具硬度最高，表面粗糙度最低，且熱處理時(shí)間為常規(guī)工藝的60%，淬火和回火溫度比常規(guī)工藝使用的溫度低，降低了電能消耗，節(jié)約電能35%以上。對(duì)于高速鋼W18Cr4V壓鑄模的熱處理工藝，發(fā)明人進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)表明 將理論工藝即經(jīng)過1250°C 1300°C淬火后進(jìn)行三至四次550°C 570°C回火，改進(jìn)優(yōu)化為 1150°C淬火后進(jìn)行一次300°C 400°C回火和一次570°C回火的工藝，可大大節(jié)省電能消耗，縮短模具制造周期。該實(shí)驗(yàn)包括對(duì)高速鋼W18Cr4V壓鑄模經(jīng)不同溫度下的淬火和兩次回火處理后進(jìn)行硬度及表面粗糙度測(cè)量，對(duì)高速鋼W18Cr4V壓鑄模經(jīng)本發(fā)明提出的新工藝處理后與現(xiàn)有理論工藝處理后的硬度及表面粗糙度對(duì)比，淬火和回火溫度對(duì)殘余奧氏體量的影響，以及殘余奧氏體對(duì)表面硬度的影響。(一 )新工藝研究金相組織與表面硬度和粗糙度直接有關(guān)，當(dāng)材料組織發(fā)生變化時(shí)，硬度和粗糙度也相應(yīng)改變。工程上，通過測(cè)量熱處理后試樣硬度和粗糙度，直觀地研究熱處理溫度與表面硬度和表面粗糙度的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中，熱處理采用SX2-10-13型高溫箱式電阻爐，其溫度控制范圍為0°C 1600°C，控溫精度士3°C。熱處理過程中，先進(jìn)行淬火處理，淬火溫度分別設(shè)定為1050°C、 1100 V、1150 V、1200 V、1250 V，再進(jìn)行回火處理，回火溫度分別設(shè)定為200 °C >350 V、 450°C、570°C，每組3個(gè)試樣，每個(gè)試樣在經(jīng)磨后平面上任意取5點(diǎn)測(cè)量，測(cè)3組，共15個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并計(jì)算平均值，測(cè)量粗糙度時(shí)，通過觸針在被測(cè)表面直接測(cè)量讀數(shù)，得一個(gè)粗糙度值 Ry,每個(gè)試樣取5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，共3個(gè)試樣，Ryavg為15個(gè)Ry的平均值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不同淬火溫度對(duì)高速鋼W18Cr4V表面硬度、表面粗糙度及殘余奧氏體的影響如表1所示。表1 W18Cr4V經(jīng)淬火與兩次回火后表面硬度、粗糙度及殘余奧氏體實(shí)測(cè)值

　　權(quán)利要求

　　1.高速鋼W18Cr4V壓鑄模熱處理工藝，其特征在于，該熱處理工藝的流程包括將高速鋼W18Cr4V壓鑄模淬火一次，然后回火兩次，淬火溫度為1150°C，第一次回火溫度為 300°C 400°C，第二次回火溫度為570°C。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鋼W18Cr4V壓鑄模熱處理工藝，其特征在于，所述淬火用時(shí)1. 5小時(shí)，第一次回火用時(shí)2小時(shí)，第二次回火用時(shí)1小時(shí)。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鋼W18Cr4V壓鑄模熱處理工藝，其特征在于，淬火電爐的加熱功率為5KW，回火電爐的加熱功率為2. 5KW。

　　全文摘要

　　本發(fā)明提出一種高速鋼W18Cr4V壓鑄模熱處理工藝，其流程包括將高速鋼W18Cr4V壓鑄模在1150℃淬火一次，用時(shí)1.5小時(shí)，然后回火兩次，第一次回火溫度為300℃～400℃，用時(shí)2小時(shí)，第二次回火溫度為570℃，用時(shí)1小時(shí)，淬火電爐的加熱功率為5KW，回火電爐的加熱功率為2.5KW。由于采用了高速鋼W18Cr4V制作壓鑄模過程中的熱處理最佳經(jīng)濟(jì)優(yōu)化工藝參數(shù)，可使模具硬度最高，表面粗糙度最低，且熱處理時(shí)間為常規(guī)工藝的60％，淬火和回火溫度比常規(guī)工藝使用的溫度低，可降低電能消耗，節(jié)約電能35％以上。

　　文檔編號(hào)C21D1/25GK102382948SQ20111035464

　　公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日

　　發(fā)明者葉善培, 季明浩, 沈劍 申請(qǐng)人:蘇州海事大學(xué)