专利名称：高速钢W18Cr4V压铸模热处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及高速钢热处理工艺，尤其涉及高速钢W18Cr4V应用于压铸模具制作的热处理工艺。
背景技术：
高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，又称高速工具钢或锋钢，其材料组织中含有大量高硬度的碳化物，具有高强度、高硬度及高耐磨性，优良的耐磨性和表面精度高的优点。但因其价格昂贵、热处理工艺复杂，在很长时间内，其应用范围仅限于刀具制造业，使用领域不够宽泛。随着技术的发展，高速钢逐步进入模具制造领域。模具产品制作过程中，以机加工和热处理工序为主，其中，热处理因涉及工序面广，工艺环节多，占用总的加工时间长，热处理工艺周期约占整个产品的大半部分制作过程。由于热加工设备消耗大量电能，因此整件 (套)产品的加工成本中热处理占据相当多的比例。为了既能保证设计精度，又能满足产品加工和使用要求，研究优化热处理工艺参数，应用工艺检测手段，缩短热处理加工周期，降低能耗，以期获得合适的机械经济精度。高速钢W18Cr4V逐步应用于模具产品中，尤其是应用在压铸模，其工作寿命及强度，比工程钢型材料显著提高。理论上，用高速钢W18Cr4V制作模具，通常采用以下工艺路线锻料一预处理一粗加工一半精加工一热处理(淬火1250°C 1300°C +回火 550°C 570°C，三至四次)一精加工一成品该工艺流程的热处理过程中一般要经过一次淬火和三至四次回火，淬火温度为 1250°C 1300°C，回火温度为550°C 570°C，才能达到工艺要求。按照上述工艺路线，热处理所占用的时间约占整个加工周期的60%以上。这种热处理工艺方案能耗大、耗时长、生产效率低，制约了高速钢应用于压铸模具的发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种高速钢W18Cr4V压铸模热处理工艺， 以缩短模具制作周期，降低加工能耗，提高加工效率。为了解决上述问题本发明的技术方案是这样的高速钢W18Cr4V压铸模热处理工艺，该热处理工艺的流程包括将高速钢W18Cr4V 压铸模淬火一次，然后回火两次，淬火温度为1150°C，第一次回火温度为300°C 400°C，第二次回火温度为570°C。优选的所述淬火用时1. 5小时，第一次回火用时2小时，第二次回火用时1小时。淬火电炉的加热功率为5KW，回火电炉的加热功率为2. 5KW。本发明的有益效果，由于采用了高速钢W18Cr4V制作压铸模过程中的热处理最佳经济优化工艺参数，可使模具硬度最高，表面粗糙度最低，且热处理时间为常规工艺的60%，淬火和回火温度比常规工艺使用的温度低，可降低电能消耗，节约电能35%以上。
图1所示是高速钢W18Cr4V压铸模在不同温度下经淬火和两次回火处理后的硬度实测值；图2所示是高速钢W18Cr4V压铸模在不同温度下经淬火和两次回火处理后的表面粗糙度实测值；图3所示是等奥氏体曲线图；图4所示是残余奥氏体对表面硬度的影响；图5所示是高速钢W18Cr4V压铸模经不同温度淬火并经三次570°C回火处理后的硬度实测值；图6所示是高速钢W18Cr4V压铸模经不同温度淬火并经三次570°C回火处理后的粗糙度实测值；图7是高速钢W18Cr4V压铸模经本发明提出的新工艺处理后与现有理论工艺处理后的硬度实测值对比示意图；图8是高速钢W18Cr4V压铸模经本发明提出的新工艺处理后与现有理论工艺处理后的粗糙度实测值对比示意图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。本发明提出的高速钢W18Cr4V压铸模热处理工艺其流程包括将高速钢W18Cr4V 压铸模在1150°C淬火一次，用时1.5小时，然后回火两次，第一次回火温度为300°C 400°C，用时2小时，第二次回火温度为570°C，用时1小时。淬火电炉的加热功率为5KW，回火电炉的加热功率为2. 5KW。由于本发明采用了高速钢W18Cr4V制作压铸模过程中的热处理最佳经济优化工艺参数，可使模具硬度最高，表面粗糙度最低，且热处理时间为常规工艺的60%，淬火和回火温度比常规工艺使用的温度低，降低了电能消耗，节约电能35%以上。对于高速钢W18Cr4V压铸模的热处理工艺，发明人进行了实验研究。实验表明 将理论工艺即经过1250°C 1300°C淬火后进行三至四次550°C 570°C回火，改进优化为 1150°C淬火后进行一次300°C 400°C回火和一次570°C回火的工艺，可大大节省电能消耗，缩短模具制造周期。该实验包括对高速钢W18Cr4V压铸模经不同温度下的淬火和两次回火处理后进行硬度及表面粗糙度测量，对高速钢W18Cr4V压铸模经本发明提出的新工艺处理后与现有理论工艺处理后的硬度及表面粗糙度对比，淬火和回火温度对残余奥氏体量的影响，以及残余奥氏体对表面硬度的影响。(一 )新工艺研究金相组织与表面硬度和粗糙度直接有关，当材料组织发生变化时，硬度和粗糙度也相应改变。工程上，通过测量热处理后试样硬度和粗糙度，直观地研究热处理温度与表面硬度和表面粗糙度的关系。实验中，热处理采用SX2-10-13型高温箱式电阻炉，其温度控制范围为0°C 1600°C，控温精度士3°C。热处理过程中，先进行淬火处理，淬火温度分别设定为1050°C、 1100 V、1150 V、1200 V、1250 V，再进行回火处理，回火温度分别设定为200 °C >350 V、 450°C、570°C，每组3个试样，每个试样在经磨后平面上任意取5点测量，测3组，共15个数据点，并计算平均值，测量粗糙度时，通过触针在被测表面直接测量读数，得一个粗糙度值 Ry,每个试样取5个数据点，共3个试样，Ryavg为15个Ry的平均值。实验结果，不同淬火温度对高速钢W18Cr4V表面硬度、表面粗糙度及残余奥氏体的影响如表1所示。表1 W18Cr4V经淬火与两次回火后表面硬度、粗糙度及残余奥氏体实测值
权利要求
1.高速钢W18Cr4V压铸模热处理工艺，其特征在于，该热处理工艺的流程包括将高速钢W18Cr4V压铸模淬火一次，然后回火两次，淬火温度为1150°C，第一次回火温度为 300°C 400°C，第二次回火温度为570°C。
2.根据权利要求1所述的高速钢W18Cr4V压铸模热处理工艺，其特征在于，所述淬火用时1. 5小时，第一次回火用时2小时，第二次回火用时1小时。
3.根据权利要求1所述的高速钢W18Cr4V压铸模热处理工艺，其特征在于，淬火电炉的加热功率为5KW，回火电炉的加热功率为2. 5KW。
全文摘要
本发明提出一种高速钢W18Cr4V压铸模热处理工艺，其流程包括将高速钢W18Cr4V压铸模在1150℃淬火一次，用时1.5小时，然后回火两次，第一次回火温度为300℃～400℃，用时2小时，第二次回火温度为570℃，用时1小时，淬火电炉的加热功率为5KW，回火电炉的加热功率为2.5KW。由于采用了高速钢W18Cr4V制作压铸模过程中的热处理最佳经济优化工艺参数，可使模具硬度最高，表面粗糙度最低，且热处理时间为常规工艺的60％，淬火和回火温度比常规工艺使用的温度低，可降低电能消耗，节约电能35％以上。
文档编号C21D1/25GK102382948SQ20111035464
公开日2012年3月21日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年1月13日
发明者叶善培, 季明浩, 沈剑 申请人:上海海事大学