[发明专利]热作模具钢4Cr5MoSiV1的带状组织减轻或消除热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种热作模具钢4Cr5MoSiV1，尤其是涉及一种热作模具钢4Cr5MoSiV1的带状组织减轻或消除热处理工艺。

背景技术

热作模具钢4Cr5MoSiV1，具有较好的耐热性、抗热疲劳性能及抗液态铝合金冲蚀的性能，被广泛应用于铝合金压铸模、精密铸造模具、热锻压冲头、热挤压模具、热剪切模具、热轧辊以及在各种冲击和极冷条件下工作的模具等，但是在热作模具钢4Cr5MoSiV1的制备过程中，钢液在冷却凝固过程中存在选择性结晶取向，易导致合金元素在枝晶间产生偏析，在轧制过程中这些合金元素沿着轧制方向分布，在钢中产生铁素体——珠光体相间分布的带状组织，该带状组织的存在使钢材的力学性能具有方向性：横向塑性韧性降低，切削性能和表面光洁度变差。采用此种材料的工件在工作过程中易沿着铁素体——珠光体两相的交界处开裂，缩短了工件的使用寿命，因此在生产过程中一般要求该带状组织不大于2级。

目前，传统的热作模具钢带状组织减轻或消除工艺方法为：高温扩散+正火。高温扩散需要在高温段长时间（≥10小时）保温，极大地消耗了能源，同时奥氏体晶粒长大比较严重，导致材料使用性能显著降低。此外，经高温扩散处理后材料表面氧化比较严重。高温扩散后需要进行正火处理来细化晶粒，在增加生产成本的同时造成了一定程度上的工艺复杂性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可减轻或消除热作模具钢4Cr5MoSiV1中的带状组织，且工序简单、操作方便、降低能耗的热作模具钢4Cr5MoSiV1的带状组织减轻或消除热处理工艺。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种热作模具钢4Cr5MoSiV1的热处理工艺，具体步骤如下：

（1）将4Cr5MoSiV1钢料置于常温真空热处理炉中，按200-220℃/h的升温速度加热到530-600℃，控制保温时间每毫米钢材厚度80-90s；

（2）随后加热到830-850℃，控制保温时间每毫米钢材厚度60-90s；

（3）继续加热到1050-1070℃，控制保温时间每毫米钢材厚度70-90s；

（4）随后将真空热处理炉的炉温快速冷却到600-700℃，保温2-4h，空冷到室温；

（5）将4Cr5MoSiV1钢料放入回火炉中加热到580-600℃，保温2h，空冷到室温，即得到带状组织减轻或消除的热作模具钢4Cr5MoSiV1。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用在530-600℃、830-850℃分别保温处理，使钢材加热均匀化，抑制由于加热不均匀而引起的应力集中，改变了组织内部的热应力状态，同时在1050-1070℃保温处理，使得碳化物溶解的合金元素均匀化，造成晶粒长大倾向性减小，不需要再次热处理来细化晶粒，且高温段保温时间短，降低了能源消耗；随后的快速冷却，使得碳化物及合金元素保持均匀化，从而抑制了带状组织的出现；回火处理稳定了钢材既得组织，并且进一步消除了应力集中。此外，本发明操作工艺简单易行，具有一定的实用性。

附图说明

图1为经传统工艺处理的热作模具钢4Cr5MoSiV1带状组织的微观图像；

图2为经本发明技术处理的4Cr5MoSiV1带状组织减轻的微观图像；

图3为经本发明技术处理的4Cr5MoSiV1带状组织基本消除的微观图像。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一

（1）将4Cr5MoSiV1钢料置于常温真空热处理炉中，按200℃/h的升温速度加热到530℃，控制保温时间每毫米钢材厚度80s；

（2）随后加热到830℃，控制保温时间每毫米钢材厚度60s；

（3）继续加热到1050℃，控制保温时间每毫米钢材厚度70s；

（4）随后将真空热处理炉的炉温快速冷却到700℃，保温2h，空冷到室温；

（5）将4Cr5MoSiV1钢料放入回火炉中加热到580℃，保温2h，空冷到室温。

在微观视图中带状组织得以减轻，如图2所示。

 实施例二

（1）将4Cr5MoSiV1钢料置于常温真空热处理炉中，按210℃/h的升温速度加热到560℃，控制保温时间每毫米钢材厚度85s；

（2）随后加热到840℃，控制保温时间每毫米钢材厚度80s；

（3）继续加热到1065℃，控制保温时间每毫米钢材厚度80s；

（4）随后将真空热处理炉的炉温快速冷却到650℃，保温3h，空冷到室温；