H13型鋼的熱處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種H13型鋼的熱處理方法。該方法包括如下操作步驟：步驟一，將采用徑鍛機(jī)鍛造后的鍛件鋼材以10-200℃/min的冷卻速度冷卻至300℃以下，其中所述徑鍛機(jī)的停鍛溫度為900-950℃；步驟二，將經(jīng)步驟一處理的鍛件鋼材在830～880℃條件下保溫后再降溫至700-760℃進(jìn)行二級(jí)等溫球化后冷卻，所述二級(jí)等溫球化是指先低溫度球化然后升溫進(jìn)行高溫度球化。采用本發(fā)明的方法對(duì)H13型鋼進(jìn)行熱處理提高了鍛件材組織的一次檢驗(yàn)合格率；產(chǎn)品檢驗(yàn)達(dá)到北美壓鑄協(xié)會(huì)模具材料標(biāo)準(zhǔn)NADCA207#中A4以上水平；生產(chǎn)周期縮短20小時(shí)以上；勞動(dòng)成本及煤氣消耗成本有了明顯的降低。
【專利說(shuō)明】H13型鋼的熱處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱處理方法，具體而言涉及一種H13型鋼的熱處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]H13鋼是C-Cr-Mo-S1-V型鋼，在世界上的應(yīng)用極其普遍。H13系列用鋼鍛后熱處理過程一般采用如下工藝:鍛件材在830~880°C條件下保溫后緩冷或在700-750°C條件下等溫球化一段時(shí)間后緩冷(即一般工藝)；有時(shí)會(huì)在上述工藝前加淬火或正火工藝(即強(qiáng)化工藝)，但這些工藝通常存在以下不足:
[0003]( I) 一般鋼材鍛后冷卻不均，馬氏體，殘余奧氏體等多種組織并存，組織形態(tài)不均勻，采用上述一般工藝退火后，存在塊狀和條狀共晶碳化物，晶界有網(wǎng)狀二次碳化物析出，所以進(jìn)行一般工藝很難得到理想的均勻細(xì)小組織，從而影響制作的模具的壽命。
[0004](2)采用強(qiáng)化工藝加一般工藝處理時(shí)，由于H13型鋼的淬火或正火溫度較高，需將鋼材從爐臺(tái)上吊下，工人勞動(dòng)環(huán)境差，強(qiáng)度大，并有一定的淬火或正火成本。
[0005](3)當(dāng)退火爐較大或裝料較多時(shí)，特別是降溫階段時(shí)爐內(nèi)都要存在較大溫差，制定一定的工藝溫度等溫球化退火，不能適用爐內(nèi)不同溫度的鋼材，球化效果較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種H13型鋼的熱處理方法，通過該方法得到的鍛件材的組織級(jí)別提高，生產(chǎn)周期縮短，勞動(dòng)成本降低。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0008]一種H13型鋼的熱處理方法，包括如下操作步驟:
[0009]步驟一，將采用徑鍛機(jī)鍛造后的鍛件鋼材按截面大小以10-200°C /min的冷卻速度冷卻至300°C以下，其中所述徑鍛機(jī)的停鍛溫度為900-950°C ；
[0010]步驟二，將經(jīng)步驟一處理的鍛件鋼材在830~880°C條件下保溫后再降溫至700-76(TC進(jìn)行二級(jí)等溫球化后冷卻，所述二級(jí)等溫球化是指先低溫度球化然后升溫進(jìn)行
高溫度球化。
[0011]所述步驟一中將鍛件鋼材快速冷卻至300°C以下即Ms點(diǎn)(馬氏體轉(zhuǎn)變的起始溫度)以下，可以使最終組織轉(zhuǎn)變完成，組織越單一越有利于球化成細(xì)小組織。
[0012]在上述熱處理方法中，所述步驟一中的所述鍛件鋼材的鍛前溫度優(yōu)選控制在1100-1180°C 范圍內(nèi)。
[0013]在上述熱處理方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述步驟一中，所述徑鍛機(jī)在鍛造過程中每個(gè)道次的壓下量控制在10-50mm，轉(zhuǎn)角控制在10-30°，進(jìn)給量控制在20_60mm，每次打擊循環(huán)時(shí)間控制在300-1000ms。通過對(duì)徑鍛機(jī)的上述參數(shù)的設(shè)定，可以較好的控制每個(gè)道次的變形量，使鋼料在變形過程中產(chǎn)生的變形熱(會(huì)使鋼料溫度上升)與鋼料在鍛造過程中自然溫降達(dá)到平衡，從而控制停鍛溫度在900-950°C范圍，即等溫鍛造，讓一支鋼的所有位置都在該溫度范圍內(nèi)。所述停鍛溫度示例性的可以為910°C、915°C、920°C、925°C。控制停鍛溫度有利于碳化物破碎，又可以防止晶粒長(zhǎng)大。
[0014]在上述熱處理方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述步驟一中，所述鍛件鋼材冷卻至300°C以下的方式為在線噴水或浸水方式，這樣可以保證較快將鍛件材冷卻至300°C以下而且冷卻均勻，示例性的可以冷卻至250°C、268°C、276°C、285°C、290°C、290-300°C，從而實(shí)現(xiàn)類似于淬火的效果。
[0015]所述在線噴水是采用在線噴水裝置實(shí)現(xiàn)的，該在線噴水裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)鍛造后的鍛件鋼材的快速均勻冷卻。該在線噴水裝置設(shè)置于徑鍛機(jī)之后，經(jīng)徑鍛機(jī)鍛造后的鍛件鋼材可直接從該在線噴水裝置的中心通過，從而實(shí)現(xiàn)快速冷卻。示例性地，該在線噴水裝置包括:水平放置的圓筒狀支架，包括位于兩端的兩個(gè)圓環(huán)以及均勻架設(shè)在兩圓環(huán)之間的多個(gè)與高壓水管連通的管路；以及設(shè)置于所述多個(gè)管路上的多個(gè)噴嘴，所述多個(gè)噴嘴的噴水方向均朝向所述圓筒狀支架的中心軸線AA。需要冷卻的鍛件鋼材從圓筒狀支架的中心通過，水就澆在鍛件鋼材上，從而使鍛件達(dá)到快速降溫目的。
[0016]所述在線浸水是采用在線浸水裝置實(shí)現(xiàn)的，該在線浸水裝置也可實(shí)現(xiàn)對(duì)鍛造后的鍛件鋼材的快速均勻冷卻。該在線浸水裝置設(shè)置于徑鍛機(jī)之后，經(jīng)徑鍛機(jī)鍛造后的鍛件鋼材可直接置于在線浸水裝置中，從而實(shí)現(xiàn)快速冷卻。示例性地，該在線浸水裝置為設(shè)置于徑鍛機(jī)后方的水槽，鍛造后的鍛件可直接放入該水槽中，從而使鍛件達(dá)到快速降溫目的。
[0017]在上述熱處理方法中，所述步驟二中進(jìn)行二級(jí)等溫球化是為了滿足退火爐內(nèi)有溫差的鋼材，鋼材在爐內(nèi)退火時(shí)，如果退火爐爐溫均勻性不好，單一的等溫球化溫度無(wú)法適應(yīng)爐內(nèi)每個(gè)位置的鋼材，無(wú)法得到均勻細(xì)小的組織，達(dá)不到球化退火效果，所以采用了二級(jí)等溫球化。所述低溫度球化的溫度優(yōu)選是700-730°C，示例性的可以為700-710°C、720-730°C、715-725°C、728°C ;所述高溫度球化的溫度優(yōu)選是731_760°C，示例性的可以為735-745 0C、745-750 °C、755-758 °C、740 °C。
[0018]在上述熱處理方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述步驟二中，所述保溫的時(shí)間為2-20小時(shí)，工件小，一次裝爐量少可選短時(shí)間，工件大，一次裝爐量多可選長(zhǎng)時(shí)間。
[0019]在上述熱處理方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述步驟二中，所述降溫采用爐冷方式降溫，更優(yōu)選降溫速度為不大于30°C /h。
[0020]在上述熱處理方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述步驟二中，所述低溫度球化的時(shí)間為2-10小時(shí)，工件小，一次裝爐量少可選短時(shí)間，工件大，一次裝爐量多可選長(zhǎng)時(shí)間；所述高溫度球化的時(shí)間為2-10小時(shí)，工件小，一次裝爐量少可選短時(shí)間，工件大，一次裝爐量多可選長(zhǎng)時(shí)間。
[0021]在上述熱處理方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述步驟二中，所述冷卻是按降溫速度不大于30°C /h的爐冷方式降至600°C以下后出爐空冷。
[0022]在上述熱處理方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述H13型鋼按質(zhì)量百分比由以下成分組成:c:0.32-0.45%, Cr:4.5-5.5%Mo:l.1-1.75%, S1:0.8_1.2%，V:0.3-1.2%, Mn:0.15-0.5%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0023]本發(fā)明的有益效果:采用本發(fā)明的方法對(duì)H13型鋼進(jìn)行熱處理提高了鍛件材組織的一次檢驗(yàn)合格率；鍛件材組織級(jí)別得到提高，產(chǎn)品檢驗(yàn)達(dá)到北美壓鑄協(xié)會(huì)模具材料標(biāo)準(zhǔn)NADCA207#中A4以上水平；生產(chǎn)周期縮短20小時(shí)以上；勞動(dòng)成本及煤氣消耗成本有了明顯的降低?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是經(jīng)過本發(fā)明方法熱處理后的H13型鋼的金相組織圖。
[0025]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中使用的在線噴水裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于此。
[0027]以下實(shí)施例中使用的在線噴水裝置具有如下的結(jié)構(gòu)，參見圖2。其包括:水平放置的圓筒狀支架1，包括位于兩端的兩個(gè)圓環(huán)12以及均勻架設(shè)在兩圓環(huán)之間的多個(gè)與高壓水管(圖中未示出)連通的管路11 ;以及設(shè)置于所述多個(gè)管路11上的多個(gè)噴嘴2，所述多個(gè)噴嘴2的噴水方向均朝向所述圓筒狀支架I的中心軸線AA，當(dāng)待冷卻的鍛件鋼材沿圓筒狀支架I的中心軸線AA的方向從圓筒狀支架I的內(nèi)部通過時(shí)，所述多個(gè)噴嘴2將高壓水噴至待冷卻的鍛件鋼材表面，從而實(shí)現(xiàn)鍛件鋼材的降溫。該噴水裝置可以實(shí)現(xiàn)10-200°C /min的降溫速度。
[0028]實(shí)施例1
[0029]以將520方規(guī)格的鋼材鍛造成250圓規(guī)格的H13型鋼鍛件材為例；
[0030]熱處理方法如下:
[0031]步驟一，采用徑鍛機(jī)對(duì)鍛前溫度為1170-1180°C的鋼材進(jìn)行鍛造，徑鍛機(jī)程序中的參數(shù)設(shè)定如下:每個(gè)道次的壓下量為20-40mm,轉(zhuǎn)角為10-30° ,進(jìn)給量為20-50mm,每次打擊循環(huán)時(shí)間為300-850ms，停鍛溫度為900-950°C，然后采用上述在線噴水裝置將鍛造后的鍛件鋼材快速冷卻至250°C ；
[0032]步驟二，將經(jīng)步驟一處理的鍛件鋼材放入退火爐中，在860°C條件下保溫20h后再采用降速20°C /h的爐冷方式降溫至720°C進(jìn)行低溫等溫球化10h，再升溫至740°C進(jìn)行高溫等溫球化10h，然后按降速20°C /h降至500°C出爐空冷。
[0033]采用上述方法熱處理了上述鍛件材30噸，其組織的一次檢驗(yàn)合格率為100%，提高了 40%，檢驗(yàn)合格產(chǎn)品的金相組織圖參見圖1，從圖1中可以看出組織均勻細(xì)小，無(wú)塊狀和條狀共晶碳化物，晶界無(wú)網(wǎng)狀二次碳化物析出的組織；鍛件材組織相當(dāng)于NADCA207#中A2，B2，級(jí)別得到提高，H13圓形鍛材產(chǎn)品的檢驗(yàn)達(dá)到北美壓鑄協(xié)會(huì)模具材料標(biāo)準(zhǔn)NADCA207#中A4以上水平。
[0034]實(shí)施例2
[0035]以將410方規(guī)格的鋼材鍛造成160圓規(guī)格的H13型鋼鍛件材為例；
[0036]熱處理方法如下:
[0037]步驟一，采用徑鍛機(jī)對(duì)鍛前溫度為1150-1160°C的鋼材進(jìn)行鍛造，徑鍛機(jī)程序中的參數(shù)設(shè)定如下:每個(gè)道次的壓下量為20-35mm,轉(zhuǎn)角為10-30° ,進(jìn)給量為20-60mm,每次打擊循環(huán)時(shí)間為300-800ms，停鍛溫度為900-910°C，然后采用上述在線噴水裝置將鍛造后的鍛件鋼材快速冷卻至280°C ；
[0038]步驟二，將經(jīng)步驟一處理的鍛件鋼材放入退火爐中在830~835°C條件下保溫18h后再采用降速20°C /h的爐冷方式降溫至720°C進(jìn)行低溫等溫球化10h，再升溫至740°C進(jìn)行高溫等溫球化8h，然后按降速20°C /h降至500°C出爐空冷。[0039]采用上述方法熱處理了上述鍛件材50件，其組織的一次檢驗(yàn)合格率為100%，提高了 30%，檢驗(yàn)合格產(chǎn)品的組織均勻細(xì)小，無(wú)塊狀和條狀共晶碳化物，晶界無(wú)網(wǎng)狀二次碳化物析出的組織；鍛件材組織級(jí)別得到提高，H13圓形鍛材產(chǎn)品的檢驗(yàn)達(dá)到北美壓鑄協(xié)會(huì)模具材料標(biāo)準(zhǔn)NADCA207#中A4以上水平。
[0040]實(shí)施例3
[0041]以將200*450扁規(guī)格的鋼材鍛造成125*415扁規(guī)格的H13型鋼鍛件材為例；
[0042]熱處理方法如下:
[0043]步驟一，采用徑鍛機(jī)對(duì)鍛前溫度為1165°C的鋼材進(jìn)行鍛造，徑鍛機(jī)程序中的參數(shù)設(shè)定如下:每個(gè)道次的壓下量為20-35mm，轉(zhuǎn)角為10°，進(jìn)給量為20-50mm，每次打擊循環(huán)時(shí)間為300-800ms，停鍛溫度為920_923°C，然后采用上述在線噴水裝置將鍛造后的鍛件鋼材快速冷卻至280°C ；
[0044]步驟二，將經(jīng)步驟一處理的鍛件鋼材放入退火爐中在880°C條件下保溫20h后再采用降速20°C /h的爐冷方式降溫至720°C進(jìn)行低溫等溫球化10h，再升溫至740°C進(jìn)行高溫等溫球化10h，然后緩冷至600°C后空冷。
[0045]采用上述方法熱處理了上述鍛件材10件，其組織的一次檢驗(yàn)合格率為100%，提高了 20%，檢驗(yàn)合格產(chǎn)品的組織均勻細(xì)小，無(wú)塊狀和條狀共晶碳化物，晶界無(wú)網(wǎng)狀二次碳化物析出的組織；鍛件材組織級(jí)別得到提高，H13扁形鍛材產(chǎn)品的檢驗(yàn)達(dá)到北美壓鑄協(xié)會(huì)模具材料標(biāo)準(zhǔn)NADCA207#中A4以上水平。
[0046]應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例的用途僅用于說(shuō)明本發(fā)明而非意欲限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。此外，也應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)、修改和/或變型，所有的這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種H13型鋼的熱處理方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一，將采用徑鍛機(jī)鍛造后的鍛件鋼材按截面大小以10-200°C /min的冷卻速度冷卻至300°C以下，其中所述徑鍛機(jī)的停鍛溫度為900-950°C ； 步驟二，將經(jīng)步驟一處理的鍛件鋼材在830~880°C條件下保溫后再降溫至700-760°C進(jìn)行二級(jí)等溫球化后冷卻，所述二級(jí)等溫球化是指先低溫度球化然后升溫進(jìn)行高溫度球化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H13型鋼的熱處理方法，其特征在于，在所述步驟一中，所述鍛件鋼材的鍛前溫度控制在1100-1180°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的H13型鋼的熱處理方法，其特征在于，在所述步驟一中，所述徑鍛機(jī)在鍛造過程中每個(gè)道次的壓下量控制在10-50mm，轉(zhuǎn)角控制在10-30°，進(jìn)給量控制在20-60mm，每次打擊循環(huán)時(shí)間控制在300-1000ms。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H13型鋼的熱處理方法，其特征在于，在所述步驟二中，所述低溫度球化的溫度是700-730°C ;所述高溫度球化的溫度是731-760°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H13型鋼的熱處理方法，其特征在于，在所述步驟一中，所述鍛件鋼材冷卻至300°C以下是通過在線噴水方式或浸水方式實(shí)現(xiàn)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的H13型鋼的熱處理方法，其特征在于，所述在線噴水方式是通過在線噴水裝置實(shí)現(xiàn)的，所述在線噴水裝置設(shè)置于所述徑鍛機(jī)之后，包括:水平放置的圓筒狀支架，包括位于兩端的兩個(gè)圓環(huán)以及均勻架設(shè)在兩圓環(huán)之間的多個(gè)與高壓水管連通的管路；以及設(shè)置在所述多個(gè)管路上的多個(gè)噴嘴，所述多個(gè)噴嘴的噴水方向均朝向所述圓筒狀支架的中心軸線AA。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H13型鋼的熱處理方法，其特征在于，在所述步驟二中，所述保溫的時(shí)間為2-20h ;所述低溫度球化的時(shí)間為2-10h，所述高溫度球化的時(shí)間為2-10h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H13型鋼的熱處理方法，其特征在于，在所述步驟二中，所述降溫是采用降速不大于30°C /h的爐冷方式降溫。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H13型鋼的熱處理方法，其特征在于，所述H13型鋼按質(zhì)量百分比由以下成分組成:C:0.32-0.45%, Cr:4.5-5.5%, Mo:1.1-1.75%, S1:0.8-1.2%,V:0.3-1.2%, Mn:0.15-0.5%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H13型鋼的熱處理方法，其特征在于，在所述步驟二中，所述冷卻是按降溫速度不大于30°C /h的爐冷方式降至600°C以下后出爐空冷。
【文檔編號(hào)】C22C38/24GK103572022SQ201310548794
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】黎作先, 柯其棠, 何燕平 申請(qǐng)人:大冶特殊鋼股份有限公司