專(zhuān)利名稱(chēng)：一種冷作模具鋼沖頭表面強(qiáng)化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料領(lǐng)域，特別是涉及一種用于提高冷作模具鋼沖頭使用壽命的表面處理方法。
背景技術(shù)：
冷作模具鋼沖頭被廣泛用于汽車(chē)、摩托車(chē)等制造領(lǐng)域的沖孔工藝過(guò)程。目前，冷作模具鋼沖頭主要由Cr12MoV冷作模具鋼制作，使用壽命低，僅為2000-3000次，就已經(jīng)在表面形成刮傷、脫皮，甚至墩粗和折斷，因此，需要頻繁更換沖頭，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。同時(shí)，對(duì)冷作摸具材料造成大量浪費(fèi)，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。工業(yè)上常用的冷作模具鋼沖頭表面處理方法有滲氮、鍍鉻、化學(xué)鍍、PVD、滲硼等工藝。但是，由于上述方法處理后沖頭表面硬度一般低于HV2000，因此無(wú)法顯著提高沖頭的使用壽命。目前，急需開(kāi)發(fā)一種能夠顯著提高冷作模具鋼沖頭表面硬度并提高使用壽命的表面處理方法。本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單、可靠，且易于推廣應(yīng)用的一種冷作模具鋼沖頭表面強(qiáng)化處理方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是將真空下預(yù)熱后的冷作模具鋼沖頭放入高溫鹽浴中，通過(guò)反應(yīng)擴(kuò)散，在沖頭表面形成一定厚度的并且與基體為冶金結(jié)合的陶瓷層，從而顯著提高沖頭的表面硬度和使用壽命。1、一種冷作模具鋼沖頭表面強(qiáng)化處理方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將精加工并經(jīng)常規(guī)熱處理后的冷作模具鋼沖頭在真空下預(yù)熱至500-600°C ；(2)然后將預(yù)熱的沖頭放入硼砂混合物鹽浴中，硼砂混合物鹽浴成分含量重量百分比為=V2O5為8-15%、IO3為6-12%、NaF為8_12%，其余為Na2B4O7和不可避免的雜質(zhì)；(3)在850_1150°C的溫度下保溫1. 0-15小時(shí)，在沖頭表面通過(guò)擴(kuò)散反應(yīng)形成冶金結(jié)合的陶瓷層；(4)將沖頭在980_1200°C進(jìn)行鹽浴淬火，然后在300_500°C進(jìn)行回火處理，保證沖
頭的尺寸精度穩(wěn)定性。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冷作模具鋼沖頭表面強(qiáng)化處理方法，其特征在于， 所述陶瓷層厚度為3. 0 50微米，陶瓷層由V8C7組成。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種冷作模具鋼沖頭表面強(qiáng)化處理方法，其特征在于， 所述陶瓷層中還含有質(zhì)量百分比為1 10%&V2B3、TiC、Cr7C3中的一種或多種。本發(fā)明與目前已有的技術(shù)相比具有以下特點(diǎn)1)陶瓷層與基體之間為冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高；2)陶瓷層硬度高，經(jīng)過(guò)表面處理后，沖頭表面硬度從HV650-700提高到HV3000以上；3)尺寸精度高，處理后的尺寸公差小；4)顯著提高冷作模具鋼沖頭的使用壽命，從處理前的2000-3000次提高到 20000-100000 次；
5)處理成本低，工藝簡(jiǎn)單，易于操作。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一(1)將精加工后正常熱處理的Cr12MoV冷作模具鋼沖頭在真空下預(yù)熱至550°C ；(2)然后將預(yù)熱的沖頭放入硼砂混合物鹽浴中，硼砂混合物鹽浴的組成為重量比 V2O5為9-13%, Y2O3為8-10%, NaF為9-11 %，其余為Na2B4O7和不可避免的雜質(zhì)；(3)在980°C的溫度下保溫5小時(shí)，在沖頭表面通過(guò)擴(kuò)散反應(yīng)形成冶金結(jié)合的陶瓷層；(4)將沖頭在1030°C進(jìn)行鹽浴淬火，然后在350°C進(jìn)行回火處理，保證沖頭的尺寸精度穩(wěn)定性；(5)經(jīng)過(guò)表面處理后在沖頭的表面形成冶金結(jié)合的陶瓷層；陶瓷層厚度為15-20 微米；陶瓷層由V8c7、l% TiC,3% Cr7C3組成；陶瓷層硬度為HV3000以上。經(jīng)過(guò)處理后的冷作模具鋼沖頭，使用壽命提高了 5倍以上。實(shí)施例二(1)將精加工后正常熱處理的Crl2MoV冷作模具鋼沖頭在真空下預(yù)熱至580°C ；(2)然后將預(yù)熱的沖頭放入硼砂混合物鹽浴中，硼砂混合物鹽浴的組成為重量比 V2O5為11% J2O3為9%、NaF為10%，其余為Na2B4O7和不可避免的雜質(zhì)；(3)在920°C的溫度下保溫6小時(shí)，在沖頭表面通過(guò)擴(kuò)散反應(yīng)形成冶金結(jié)合的陶瓷層；(4)將沖頭在1100°C進(jìn)行鹽浴淬火，然后在400°C進(jìn)行回火處理，保證沖頭的尺寸精度穩(wěn)定性；(5)經(jīng)過(guò)表面處理后在沖頭的表面形成冶金結(jié)合的陶瓷層；陶瓷層厚度為10-15 微米；陶瓷層主要由V8C7組成；陶瓷層硬度為HV3000以上。經(jīng)過(guò)處理后的冷作模具鋼沖頭， 使用壽命提高了 10倍以上。實(shí)施例三(1)將精加工后正常熱處理的Crl2MoV冷作模具鋼沖頭在真空下預(yù)熱至 520-580 0C ；(2)然后將預(yù)熱的沖頭放入硼砂混合物鹽浴中，硼砂混合物鹽浴的組成為重量比 V2O5 為 10-14% J2O3 為 9. 5-11. 5%、NaF 為 9. 5-11. 5%，其余為 Na2B4O7 和不可避免的雜質(zhì)；(3)在910-1000°C的溫度下保溫5-11小時(shí)，在沖頭表面通過(guò)擴(kuò)散反應(yīng)形成冶金結(jié)合的陶瓷層；(4)將沖頭進(jìn)行鹽浴淬火，然后在320-450°C進(jìn)行回火處理，保證沖頭的尺寸精度穩(wěn)定性；(5)經(jīng)過(guò)表面處理后在沖頭的表面形成冶金結(jié)合的陶瓷層；陶瓷層厚度為10至40 微米；陶瓷層主要由V8C7組成，以及少量的1. 5%至5. 5%的V2 、TiC、Cr7C3O經(jīng)過(guò)處理后的冷作模具鋼沖頭，使用壽命提高了 8倍以上。實(shí)施例四(1)將精加工后正常熱處理的Crl2MoV冷作模具鋼沖頭在真空下預(yù)熱至590°C ；
(2)然后將預(yù)熱的沖頭放入硼砂混合物鹽浴中，硼砂混合物鹽浴的組成為重量比 V2O5為10. 5%, Y2O3為9. 2%、NaF為9. 2%，其余為Na2B4O7和不可避免的雜質(zhì)；(3)在940_1020°C的溫度下保溫13小時(shí)，在沖頭表面通過(guò)擴(kuò)散反應(yīng)形成冶金結(jié)合的陶瓷層；(4)將沖頭在1050°C進(jìn)行鹽浴淬火，然后在450°C進(jìn)行回火處理，保證沖頭的尺寸精度穩(wěn)定性；(5)經(jīng)過(guò)表面處理后在沖頭的表面形成冶金結(jié)合的陶瓷層；陶瓷層厚度為10-35 微米；陶瓷層主要由V8C7組成；陶瓷層硬度為HV3000以上。經(jīng)過(guò)處理后的冷作模具鋼沖頭， 使用壽命提高了 6倍以上。
權(quán)利要求
1.一種冷作模具鋼沖頭表面強(qiáng)化處理方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將精加工并經(jīng)常規(guī)熱處理后的冷作模具鋼沖頭在真空下預(yù)熱至500-60(TC；(2)然后將預(yù)熱的沖頭放入硼砂混合物鹽浴中，硼砂混合物鹽浴成分含量重量百分比為V205為8-15%、Y2O3為6-12%、NaF為8-12 %，其余為Na2B4O7和不可避免的雜質(zhì)；(3)在850-1150°C的溫度下保溫1.0-15小時(shí)，在沖頭表面通過(guò)擴(kuò)散反應(yīng)形成冶金結(jié)合的陶瓷層；(4)將沖頭在980-1200°C進(jìn)行鹽浴淬火，然后在300-500°C進(jìn)行回火處理，保證沖頭的尺寸精度穩(wěn)定性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冷作模具鋼沖頭表面強(qiáng)化處理方法，其特征在于，所述陶瓷層厚度為3. 0 50微米，陶瓷層由V8C7組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種冷作模具鋼沖頭表面強(qiáng)化處理方法，其特征在于，所述陶瓷層中還含有質(zhì)量百分比為1 10%&V2B3、TiC、Cr7C3中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冷作模具鋼沖頭表面強(qiáng)化處理方法，其特征在于，所述硼砂混合物鹽浴成分含量重量百分比為=V2O5為9-13%、Y2O3為8-10%、NaF為9-11%，其余為NaJ4O7和不可避免的雜質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冷作模具鋼沖頭表面強(qiáng)化處理方法，其特征在于，所述硼砂混合物鹽浴成分含量重量百分比為=V2O5為10-14%、Y2O3為9. 5-11.5%, NaF為 9. 5-11. 5%，其余為Na2B4O7和不可避免的雜質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冷作模具鋼沖頭表面強(qiáng)化處理方法，其特征在于，所述硼砂混合物鹽浴成分含量重量百分比為=V2O5為11%、Y2O3為9%、NaF為10%，其余為 Na2B4O7和不可避免的雜質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冷作模具鋼沖頭表面強(qiáng)化處理方法，其特征在于，所述硼砂混合物鹽浴成分含量重量百分比為=V2O5為10. 5%、Y2O3為9. 2%、NaF為9. 2%，其余為Na2B4O7和不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種冷作模具鋼沖頭表面強(qiáng)化處理方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。具體步驟是將精加工后的冷作模具鋼沖頭在真空下預(yù)熱至500-600℃；然后將預(yù)熱的沖頭放入硼砂混合物鹽浴中，硼砂混合物鹽浴的組成為重量比V2O5為8-15％、Y2O3為6-12％、NaF為8-12％，其余為Na2B4O7和不可避免的雜質(zhì)；在850-1150℃的溫度下保溫1.0-15小時(shí)，在沖頭表面通過(guò)擴(kuò)散反應(yīng)形成冶金結(jié)合的陶瓷層；將沖頭在980-1200℃進(jìn)行鹽浴淬火，然后在300-500℃進(jìn)行回火處理，保證沖頭的尺寸精度穩(wěn)定性。該方法形成的陶瓷層與沖頭基體之間為冶金結(jié)合，沖頭尺寸精度高，陶瓷層硬度高，使用壽命顯著提高。
文檔編號(hào)C23C10/24GK102443810SQ20111040381
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者劉國(guó)軍, 姜啟川, 方建儒, 王慧遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)