本發(fā)明涉及合金鋼模具技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種納米化低合金耐熱高強(qiáng)鋼模具的制備方法。
背景技術(shù):
20世紀(jì)的社會(huì)需求和技術(shù)發(fā)展形成了目前的高強(qiáng)度低合金鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、超高強(qiáng)度鋼、不銹耐蝕鋼、耐熱鋼、工具鋼、模具鋼、軸承鋼等合金鋼品種體系。進(jìn)入21世紀(jì)后,高層建筑、深層地下和海洋設(shè)施、大跨度重載橋梁、輕型節(jié)能汽車、石油開采和長距離油氣輸送管線、軍用艦艇、航空航天器、高速鐵路設(shè)施、能源設(shè)施等國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門都需要性能高、使用壽命長且成本低的新型合金鋼。合金鋼的開發(fā)現(xiàn)狀可以描述為高性能化和多品種化。提高模具鋼的潔凈度是模具鋼的發(fā)展方向之一。研究表明:SKD61(4Cr5MoSiV1)鋼的磷含量從0.03%降低至0.01%后,可以使模具鋼淬火回火后的沖擊韌性提高1倍。如果磷含量進(jìn)一步降低到0.001%,模具鋼的沖擊韌性可提高2倍。降低模具鋼的氧含量也可以提高沖擊韌性。國外先進(jìn)模具鋼的氧含量小于15×10-6。模具鋼的另一個(gè)發(fā)展方向是提高等向性。改善模具鋼橫向韌性和塑性,使之接近縱向性能,模具的使用壽命就會(huì)大幅度提高。近20年來,各鋼廠都在致力于開發(fā)高等向性模具鋼,如奧地利伯樂鋼廠開發(fā)的ISODISC、日本日立金屬的ISOTROPY、日本高周波的MICROFINED等。高等向性模具鋼的橫向韌性和塑性值相當(dāng)于縱向性能的80-95%,比一般模具鋼高40-60%。QPQ鹽浴復(fù)合處理技術(shù)是近年來新發(fā)展起來的滲氮+氧化處理技術(shù),實(shí)際上是一種鹽浴復(fù)合處理技術(shù),其主體技術(shù)是鹽浴滲氮或鹽浴氮碳共滲,然后再加上一道氧化工序。QPQ復(fù)合處理技術(shù)是由鹽浴滲氮技術(shù)演變而來。QPQ鹽浴復(fù)合處理技術(shù)是一種可以同時(shí)大幅度提高金屬表面的耐磨性、耐蝕性,而工件幾乎不變形的新的金屬表面強(qiáng)化改性技術(shù)。QPQ鹽浴復(fù)合處理技術(shù)則具有變形小、處理時(shí)間短,節(jié)能效果顯著的優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)的QPQ處理技術(shù)具有滲層較薄,不能滿足即承受摩擦磨損又需要具有良好耐蝕性的工件的需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足,本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種納米化低合金耐熱高強(qiáng)鋼模具的制備方法。本發(fā)明目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種納米化低合金耐熱高強(qiáng)鋼模具的制備方法,包括以下步驟:(1)將模具原料依次進(jìn)行冶煉澆注、軋制,得到低合金鋼;(2)將低合金鋼加工,得到低合金鋼模具;(3)將低合金鋼模具依次進(jìn)行納米化處理、氮化處理、氧化處理、浸油處理,得到表面納米化低合金鋼模具。優(yōu)選地,所述步驟(1)中的模具原料,由下述質(zhì)量百分比的原料組成:C0.09-0.15%、Cr1.35-1.55%、Si0.22-0.28%、Mn0.33-0.38%、Mo0.17-0.24%、Ni0.05-0.15%、Nb0.05-0.08%、V0.15-0.35%、P0.002-0.008%、S0.002-0.008%,余量為Fe。優(yōu)選地,所述步驟(1)中的冶煉澆注為依次進(jìn)行電弧爐初煉,鋼包RH處理和LF處理。優(yōu)選地,所述步驟(1)中的軋制包括均熱處理、軋制和冷卻,其中均熱處理是在1100-1150℃的加熱爐中均熱4-6小時(shí),軋制的開軋溫度為950-1050℃、終軋溫度為840-880℃,軋制速度為3-5m/s,冷卻速度為5-10℃/s、冷卻后的終溫度為650-680℃。優(yōu)選地,所述步驟(3)中的納米化處理為利用功率為280-480W的鎢合金刀具以10-20KHZ的頻率沖擊所述低合金鋼模具的表面;沖擊能量產(chǎn)生450-650MPA的壓應(yīng)力;使被沖擊部位得以強(qiáng)化從而實(shí)現(xiàn)納米化,在表面形成納米-微米梯度結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地,所述步驟(3)中的氮化處理為將納米化的低合金鋼模具放入坩鍋,加熱至450℃,加入氧化鹽2-5kg開始化鹽至氧化鹽熔化;再將基鹽分次加入坩堝中,加熱基鹽全部熔化后鹽浴面上升到距離坩堝上部邊緣120mm時(shí)停止加入基鹽,加入調(diào)整鹽1-2kg,在200-350℃條件下運(yùn)行2.5h。優(yōu)選地,所述步驟(3)中的氧化處理為將清潔無銹的坩堝吊入氧化爐中,儀表定溫在2...