專利名稱：可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理方法
技術領域：
本發明涉及一種熱處理技術領域的方法，具體是一種可獲得可控和均勻硬度 的鑄鐵類模具材料熱處理方法。
背景技術：
隨著我國汽車工業的飛速發展，國內汽車用冷沖壓模具行業也得到了快速的 發展。出于成本等因素的考慮，汽車用冷沖壓模具材料一般采用鑄鐵，如MoCr 鑄鐵、球墨鑄鐵和灰鑄鐵等。而這些鑄鐵模具材料普遍存在是硬度偏低，導致沖 壓件質量難以控制，以及模具壽命短效。為了解決這個問題，通常采用表面處理 方式來強化模具表層硬度，比如表面火焰熱處理、表面激光熱處理、表面鍍鉻處 理、或其它表面改性技術如滲碳、滲氮等處理方式。這些處理方式的共同缺陷是 表面硬化層較薄，易于磨損，尤其是表面火焰熱處理和激光熱處理等技術，易導 致各點硬度極其不均勻，表面鍍絡容易剝落，滲碳、滲氮等成本較高。
經對現有技術的文獻檢索發現，中國專利申請號02139110.6，名稱為一種 用LD鋼制造復雜異形粉末冶金模具的熱處理工藝。該技術提及 一種用LD鋼制造 復雜異形粉末冶金模具的熱處理工藝。它在將加熱保溫后的LD鋼進行鹽浴油淬， 并進行變溫多次回火工藝，進而使LD鋼具有一定的強度和韌性。上述技術不足在 于只提及LD鋼模具材料的熱處理工藝，并沒有提及如何獲得可控和均勻硬度的 鑄鐵類模具材料熱處理方法。

發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供一種可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具 材料熱處理方法，通過控制正火工藝、淬火工藝和回火工藝，來達到汽車用冷沖 壓模具的整體硬化效果，而且表面和深層的各點硬度分布均勻、數值波動范圍小， 并能有效地減少熱處理變形，消除開裂。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明針對MoCr鑄鐵、球墨鑄鐵和灰鑄鐵模具鋼，包括正火預處理、油冷淬火和真空爐三次變溫回火三個步驟，具體 如下
第一步，正火預處理將MoCr鑄鐵、球墨鑄鐵或灰鑄鐵模具材料放入真空 爐中預熱至90(TC—95(TC，奧氏體化后，出真空爐后空冷，獲得均勻的平衡組 織，以降低鑄鐵材料內應力，并為最終熱處理準備組織條件。
所述真空爐為真空退火爐，真空度要小于4X10—卞a。
第二步，油冷淬火將第一步處理后的工件放入真空爐中，升溫至 60(TC—65(TC，保溫，再升溫至890。C一90(TC，保溫后出真空爐，以油冷方式 淬火，獲得馬氏體組織，使鑄鐵材料產品的具有高的硬度； 所述真空爐為真空油淬爐，真空度要小于4X10—'Pa。 所述升溫至600。C—650°C，其升溫速度為10°C/min，保溫50分鐘。 所述升溫至890。C一900。C，其升溫速度為5°C/min，保溫100分鐘。 第三步，將第二步處理后的工件放入真空爐中，進行三次變溫回火 第一次回火230°C 600°C，保溫，空冷； 第二次回火23(TC 60(TC，保溫，空冷； 第三次回火250°C 600°C，保溫，空冷。
三次變溫回火降低油冷淬火后產生的內應力，按照預期硬度目標，選擇回火 溫度，獲得產品所需要的表面硬度。
所述真空爐為真空回火爐，真空度要小于4X10—'Pa。 所述第一次回火，其保溫時間為240分鐘。 所述第二次回火，其保溫時間為300分鐘。 所述第三次回火，其保溫時間為300分鐘。
本發明可根據要求獲得一系列預定的硬度范圍值，如33服C， 45服C， 55HRC 等，以便用于研究同一種模具材料在不同的硬度下對沖壓成形質量的影響，以及 在相同的模具硬度下，不同的模具材料對沖壓成形質量的影響。各點硬度分布要 均勻，且能達到整體模具硬化的效果，可大幅度延長模具的使用壽命，并獲得優 良的成形件表面質量。
本發明通過油冷淬火和真空爐多次變溫回火工藝，使具有硬度較低的MoCr鑄鐵、球墨鑄鐵和灰鑄鐵類模具材料獲得可控和均勻分布的硬度，且在熱處理過 程中不開裂，小變形，熱處理后淬透性好。硬度可以控制在33HRC-55HRC之間確 定控制，硬度波動可以控制在10%以內，達到整體模具硬化的效果。


圖1為本發明實施例獲得的各點硬度值分布圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案 為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護 范圍不限于下述的實施例。
實施例h
獲得鑄鐵模具目標硬度為33HRC的熱處理，材料為HT300
(1) 正火預處理材料HT300放入真空退火爐中，真空度抽至為1X10—卞a， 然后預熱至90(TC，保溫180分鐘奧氏體化，出真空爐后空冷，獲得均勻的平衡 組織；
(2) 油冷淬火將第(1)步處理后的工件放入真空油淬爐中，真空度抽至 為lX10，a，然后以10。C/min的加熱速度，升溫至600。C，保溫50分鐘，再以 5。C/min加熱速度升溫至89(TC，保溫100分鐘后出真空爐，以油冷方式淬火， 獲得馬氏體組織；
(3) 將第(2)步處理后的工件放入真空回火爐中，真空度抽至為1X10—'Pa， 然后進行三次變溫回火
第一次回火600°C，保溫240分鐘，空冷； 第二次回火60(TC，保溫300分鐘，空冷； 第三次回火60(TC，保溫300分鐘，空冷。
該產品在熱處理過程中不開裂，小變形，熱處理后淬透性好。硬度控制在 33服C附近，硬度波動在3服C，達到整體模具硬化的效果。
實施例2:獲得鑄鐵模具目標硬度為45HRC的熱處理，材料為QT600
(1) 正火預處理材料QT600放入真空退火爐中，真空度抽至為1X10—卞a， 然后預熱至920'C，保溫180分鐘奧氏體化，出真空爐后空冷，獲得均勻的平衡 組織；
(2) 油冷淬火將第(1)步處理后的工件放入真空油淬爐中，真空度抽至 為1X10—卞a，然后以10°C/min的加熱速度，升溫至620。C，保溫50分鐘，再以 5'C/min加熱速度升溫至890。C，保溫100分鐘后出爐，以油冷方式淬火，獲得 馬氏體組織；
(3) 將第(2)步處理后的工件放入真空回火爐中，真空度抽至為1X10—卞a， 然后進行三次變溫回火
第一次回火50(TC，保溫240分鐘，空冷； 第二次回火520°C，保溫300分鐘，空冷； 第三次回火540°C，保溫300分鐘，空冷。
該產品在熱處理過程中不開裂，小變形，熱處理后淬透性好。硬度控制在 45服C附近，硬度波動在2HRC，達到整體模具硬化的效果。
實施例3:
獲得鑄鐵模具目標硬度為55HRC的熱處理，材料為MoCr鑄鐵
(1) 正火預處理材料MoCr鑄鐵放入真空退火爐中，真空度抽至為 1Xl(TPa，然后預熱至95(TC，保溫180分鐘奧氏體化，出真空爐后空冷，獲得 均勻的平衡組織；
(2) 油冷淬火將第(1)步處理后的工件放入真空油淬爐中，真空度抽至 為1X10—'Pa，然后以10°C/min的加熱速度，升溫至650。C，保溫50分鐘，再以 5'C/min加熱速度升溫至90(TC，保溫100分鐘后出爐，以油冷方式淬火，獲得 馬氏體組織；
(3) 將第(2)歩處理后的工件放入真空回火爐中，真空度抽至為1X10—Pa， 然后真空爐三次變溫回火
第一次回火23(TC，保溫240分鐘，空冷；第二次回火230°C，保溫300分鐘，空冷；
第三次回火250°C，保溫300分鐘，空冷。
該產品在熱處理過程中不開裂，小變形，熱處理后淬透性好。硬度控制在
55HRC附近，硬度波動在2服C，達到整體模具硬化的效果。
如圖l所示，為按照上述實施例中，采用三種變溫回火工藝后獲得的模具硬 度實測值，橫坐標為測量點，縱坐標為硬度值。3個實施例的硬度依次控制在 33服C、 45HRC和55HRC，且硬度波動控制在2HRC 3HRC之間，各點硬度值分布 均勻，且都能穩定控制在設定的目標值范圍內。
權利要求
1、一種可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理方法，其特征在于，包括如下步驟第一步，正火預處理將MoCr鑄鐵、球墨鑄鐵或灰鑄鐵模具材料放入真空爐中預熱至900℃-950℃，奧氏體化后，出真空爐后空冷，獲得均勻的平衡組織；第二步，油冷淬火將第一步處理后的工件放入真空爐中，升溫至600℃-650℃，保溫，再升溫至890℃-900℃，保溫后出真空爐，以油冷方式淬火，獲得馬氏體組織；第三步，將第二步處理后的工件放入真空爐中，進行三次變溫回火第一次回火230℃～600℃，保溫，空冷；第二次回火230℃～600℃，保溫，空冷；第三次回火250℃～600℃，保溫，空冷。
2、 根據權利要求1所述的可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理 方法，其特征是，第一步中，所述真空爐為真空退火爐，真空度小于4X10—'Pa。
3、 根據權利要求1所述的可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理 方法，其特征是，第二歩中，所述真空爐為真空油淬爐，真空度小于4X10—'Pa。
4、 根據權利要求1所述的可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理 方法，其特征是，第二歩中，所述升溫至60(TC—65(TC，其升溫速度為10°C/min， 保溫50分鐘。
5、 根據權利要求1所述的可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理 方法，其特征是，第二步中，所述再升溫至89(TC—90(TC ，其升溫速度為5tVmin， 保溫100分鐘。
6、 根據權利要求1所述的可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理 方法，其特征是，第三歩中，所述真空爐為真空回火爐，真空度小于4X10—'Pa。
7、 根據權利要求1所述的可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理 方法，其特征是，第三步中，所述第一次回火，其保溫時間為240分鐘。
8、 根據權利要求1所述的可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理方法，其特征是，第三步中，所述第二次回火，其保溫時間為300分鐘。
9、根據權利要求1所述的可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理 方法，其特征是，第三步中，所述第三次回火，其保溫時間為300分鐘。
全文摘要
一種可獲得可控和均勻硬度的鑄鐵類模具材料熱處理方法，步驟為第一步，將鑄鐵模具材料放入真空爐中預熱至900℃-950℃，奧氏體化后，出真空爐后空冷；第二步，將工件放入真空爐中，升溫至600℃-650℃，保溫，再升溫至890℃-900℃，保溫后出真空爐，以油冷方式淬火，獲得馬氏體組織；第三步，將工件放入真空爐中，進行三次變溫回火第一次回火230℃～600℃，保溫，空冷；第二次回火230℃～600℃，保溫，空冷；第三次回火250℃～600℃，保溫，空冷。本發明獲得的鑄鐵類模具，硬度可以控制在33HRC-55HRC之間確定控制，硬度波動可控制在10％以內，達到整體模具硬化的效果。
文檔編號C21D1/26GK101314809SQ20081004069
公開日2008年12月3日 申請日期2008年7月17日 優先權日2008年7月17日
發明者于忠奇, 侯英岢, 李淑慧, 蔣浩民, 陳新平, 平 鮑 申請人:上海交通大學