国产gmh20新型模具钢真空热处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种热处理工艺，尤其涉及一种模具钢真空热处理工艺。
【背景技术】
[0002] H13钢是C-Cr-Mo-Si-V型钢，在世界上的应用极其普遍，同时各国都在探究化学 成分的改进，希望获得具有较低冶炼成本、合金化最合理的高性能材料。现在，低Si高Mo 的合金化途径是改进型H13钢成分设计上的发展趋势。
[0003] 瑞典UDDEH0LM公司制造的DIEVAR模具钢就是典型的低Si高Mo改进型H13模具 钢。宝钢研究院新研制的GMH20钢也属于此类钢种，那么我们就需要针对这款新研制的模 具钢寻找一种与其相匹配的独特的真空热处理工艺，以期获得优于H13钢、近似于DIEVAR 钢的综合性能。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是要提供一种适用于新研制的GMH20钢的真空热处 理工艺，使新材料经过热处理后获得优于H13钢、近似于DIEVAR钢的综合性能。
[0005] 本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是：
[0006] -种国产GMH20新型模具钢真空热处理工艺，包括预热、升温、保温、充氮气快速 冷却、出炉和回火，步骤包括：
[0007] a.随炉升温至600°C，保温至工件心部至600°C;
[0008] b.升温至820°C，保温至工件心部至820°C;
[0009] c.升温至1020°C，保温至工件心部至1020°C，然后充气化的液氮快速冷却，气冷 压力为4. 5巴，充氮气的进风量为65000-70000立方米/小时；
[0010] d.冷却至模具表面温度降至50±2°C出炉；
[0011] e.回火，第一次回火：560°C3小时；第二次回火595°C3小时。
[0012] 所述真空热处理选用管道式高压气淬炉。
[0013] 本发明针对新型的GMH20模具钢，经过大量的试验和总结制定特定的真空热处理 工艺，尤其采用快速冷却，以获得尽量多的马氏体组织。我们采用管道式高压气淬炉，该种 炉型能够保证淬火冷却时，液氮快速进入炉膛对工件进行冷却，液氮的温度是-196°C，进 风量为67500立方米/小时左右。在上述快速冷却的条件下，以及其它的特定热处理环境 中，残余奥氏体非常少，都转变为马氏体了，所以工件的综合性能相当好，经测试其优于H13 钢，并且近似于DIEVAR钢的综合性能，可部分取代DIEVAR钢。由于GMH20钢价格仅是进口 的改进型模具钢价格的三分之一，若取而代之，其产生的社会效益和经济效益将是无法估 量的。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明实施例工件试样的淬火后金相组织图，组织为马氏体+少量残余奥 氏体+少量的碳化物；
[0015] 图2为本发明实施例工件试样的回火后金相组织图，组织为索氏体+少量残余奥 氏体+少量碳化物颗粒。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
[0017]DIEVAR钢、H13钢和GMH20钢的化学成分如下表
[0018]
[0019] 我们将GMH20钢、H13钢和DIEVAR钢加工成拉伸试棒和冲击试样。常温冲击采用 V型缺口矩形试样，冲击试样为10mmX10mmX55mm，按照GB/T229-2007《金属夏比缺口冲 击试验方法》测定，拉伸试棒选用Φ10拉伸试棒。
[0020]GMH20钢的真空热处理工艺如下：
[0021] 包括预热、升温、保温、充氮气快速冷却、出炉和回火，步骤包括：
[0022] a.试样（棒）装炉，随炉升温至600°C，保温至工件心部至600°C;
[0023]b.升温至820°C，保温至工件心部至820°C;
[0024]c.升温至1020°C，保温至工件心部至1020°C，然后充气化的液氮快速冷却，气冷 压力为4. 5巴，充氮气的进风量为67500立方米/小时（也可以是65000-70000立方米/ 小时）；
[0025] d.冷却至模具表面温度降至50°C出炉（一般为50±2°C);
[0026]e.回火，第一次回火：560°C3小时；第二次回火595°C3小时。
[0027] 所述真空热处理选用管道式高压气淬炉，在充氮气快速冷却过程中，氮气能够快 速进入炉膛，液氮的温度是_196°C。
[0028] 图1为工件试样淬火后的金相组织图，组织为马氏体+少量残余奥氏体+少量的 碳化物；图2为工件试样回火后的金相组织图，组织为索氏体+少量残余奥氏体+少量碳化 物颗粒。
[0029] 然后对IEVAR钢、H13钢和应用本发明的热处理工艺处理GMH20钢的试样（棒）进 行力学性能测试，其性能对比如下表：
[0030]
[0031] 由上表可以看出，采用我们的真空热处理技术，可以使GMH20钢的性性能接近 DIEVAR钢，可部分取代DIEVAR钢。由于GMH20钢价格仅是进口的改进型模具钢价格的三分 之一，若取而代之，其产生的社会效益和经济效益将是无法估量的。
[0032] 以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵 盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种国产GMH20新型模具钢真空热处理工艺，包括预热、升温、保温、充氮气快速冷 却、出炉和回火，其特征在于步骤包括： a. 随炉升温至600°C，保温至工件心部至600°C; b. 升温至820°C，保温至工件心部至820°C; c. 升温至1020°C，保温至工件心部至1020°C，然后充气化的液氮快速冷却，气冷压力 为4. 5巴，充氮气的进风量为65000-70000立方米/小时； d. 冷却至模具表面温度降至50±2°C出炉； e. 回火，第一次回火：560°C3小时；第二次回火595°C3小时。2. 根据权利要求1所述的一种国产GMH20新型模具钢真空热处理工艺，其特征在于： 所述真空热处理选用管道式高压气淬炉。
【专利摘要】本发明公开了一种国产GMH20新型模具钢真空热处理工艺，包括随炉升温至600℃保温，升温至820℃保温，升温至1020℃保温，然后充气化的液氮快速冷却；冷却至模具表面温度降至50±2℃出炉；回火，第一次回火：560℃3小时；第二次回火595℃3小时。本发明针对新型的GMH20模具钢，经过大量的试验和总结制定特定的真空热处理工艺，使其性能优于H13钢，近似于DIEVAR钢的综合性能，可部分取代DIEVAR钢。由于GMH20钢价格仅是进口的改进型模具钢价格的三分之一，若取而代之，其产生的社会效益和经济效益将是无法估量的。
【IPC分类】C21D6/00, C21D1/773
【公开号】CN105274297
【申请号】CN201410300628
【发明人】卢军, 叶俭, 王 琦, 王超, 王静, 沈正元
【申请人】上海市机械制造工艺研究所有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年6月27日