本發(fā)明屬于模具鑄造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

以鑄代鍛是當(dāng)今模具制造業(yè)發(fā)展的趨勢。模具制造技術(shù)飛速發(fā)展，在歐美日汽車模具制造中，使用鑄件的數(shù)量占模具使用黑色材料的95％以上。使用鑄件制作模具與鍛件比較可以節(jié)約大量原材料，節(jié)省數(shù)控加工費(fèi)用，降低動(dòng)能消耗，縮短生產(chǎn)周期。歐洲、美國和日本等發(fā)達(dá)國家汽車模具制造業(yè)都已率先使用鑄件代替鍛件制作模具，如德系模具制造標(biāo)準(zhǔn)要求使用鑄高碳高合金鋼材料，比如1.2382鑄鋼。目前，在使用1.2382鑄鋼過程中存在許多問題。鑄件與鍛件的最大區(qū)別是鑄件的強(qiáng)韌性比鍛件要低得多，尤其是高碳高合金鑄鋼1.2382。以往我們在使用1.2382的過程中，熱處理開裂比較多，其中，小件的1.2382模具鑲塊開裂較少，較大模具鑲塊尺寸(高或?qū)挻笥?0mm或100mm的鑲塊)，幾乎都開裂，而這樣尺寸的鑲塊正是模具制造中常用的，1.2382鑄鋼熱處理開裂給模具制造帶來極大困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種能夠使大尺寸(寬100mm×高80mm×長100mm≤鑲塊尺寸≤600mm×400mm×150mm，鑲塊內(nèi)部中空，壁厚50mm左右)1.2382鑄鋼模具鑲塊，在后續(xù)的淬火和回火處理時(shí)不開裂的方法，具體步驟如下：

1)當(dāng)鋼水澆注結(jié)束后，鑄鋼從澆注溫度以14～18℃/min自然冷區(qū)至940～980℃時(shí)脫去鑄造模具，在空氣中冷卻或用其他方法使鑄件以25～28℃/min的速度冷卻到500℃；

2)冷卻至500℃后再以1.0～2.5℃/min的冷卻速度緩慢冷卻至室溫；

3)去掉鑄件的冒口后，立即將鑄件送入退火爐中，在850～860℃的退火溫度下進(jìn)行退火處理2小時(shí)；退火后在720℃保溫時(shí)間為5～6或7～8小時(shí)；

4)鑄鋼件經(jīng)冷加工后，淬火然后再回火2～3次。

步驟2)中對于環(huán)境溫度較低的情況下應(yīng)當(dāng)先冷卻至500℃后再緩慢冷卻至室溫；具體可采用坑冷或用熱砂埋入冷卻的方法。

步驟4)中淬火和回火時(shí)時(shí)應(yīng)當(dāng)按照高淬高回或低淬低回的原則進(jìn)行；高淬高回時(shí)1010～1150℃淬火，500～520℃回火；低淬低回時(shí)960～1000℃淬火，180～250℃回火。

高淬高回溫度優(yōu)選1020℃淬火，510℃～515℃回火。

低淬低回溫度優(yōu)選1000℃淬火，200℃回火。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明方法使空心大件鑄鋼鑲塊的冷卻速度與原來實(shí)心小件鑄鋼鑲塊的冷卻速度相同，并使空心大件獲得與原來實(shí)心小件鑄鋼鑲塊相同或相近的金相組織，這種金相組織，就是使較大模具鑲塊的獲得網(wǎng)眼較小，網(wǎng)壁較薄，均勻的網(wǎng)狀碳化物加珠光體組織，這樣的金相組織在熱處理時(shí)，鑄鋼件不易開裂。

附圖說明

圖1熱處理時(shí)開裂的模具鑲塊的金相組織；

圖2熱處理后小件模具鑲塊的金相組織；

圖3使用本發(fā)明方法進(jìn)行熱處理后的大尺寸模具鑲塊的金相組織；

圖4實(shí)施例1模具鑲塊形狀示意圖；

圖5實(shí)施例2模具鑲塊形狀示意圖；

圖6實(shí)施例3模具鑲塊形狀示意圖；

圖7燒殼鑄造工藝燒殼方法示意圖。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)模具形狀和工藝，選取了4個(gè)實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步解釋和說明。

實(shí)施例1

水玻璃砂模型鑄造工藝掏空鑲塊(形狀如圖4)

模具鋼鑲塊尺寸為100mm(寬)×80mm(高)×長<600mm(長)×400mm(寬)×150mm(平均高度)以內(nèi)，心部掏空，壁厚50mm，形面厚60mm，做成殼型模具鑲塊。

1)鋼水澆注溫度為1600℃，當(dāng)鋼水澆注結(jié)束后，鑄鋼從澆筑溫度下降至960℃時(shí)脫去模具(砂箱)；

2)脫模之后的鑄件需在空氣中冷卻至500℃，將鑄鋼件放入坑中，冷卻至室溫；

3)去掉鑄件的冒口后，立即將鑄件送入退火爐中，在850℃的退火溫度下進(jìn)行退火處理2小時(shí)；720℃保溫7～8小時(shí)；

4)轉(zhuǎn)移至真空氣淬爐中，在1020℃淬火加熱，使用氣淬法淬火；在510℃回火一次，515℃再回一次火。

實(shí)施例2

水玻璃砂鑄造工藝形狀近似掏空(形狀如圖5)

1)鋼水澆注溫度為1600℃，當(dāng)鋼水澆注結(jié)束后，鑄鋼從澆筑溫度下降至960℃時(shí)脫去模具(砂箱)；

2)脫模之后的鑄件需在空氣中冷卻至500℃，將鑄鋼件放入坑中，冷卻至室溫；

3)去掉鑄件的冒口后，立即將鑄件送入退火爐中，在850℃的退火溫度下進(jìn)行退火處理2小時(shí)；720℃保溫7～8小時(shí)；

4)轉(zhuǎn)移至真空氣淬爐中，在1020℃淬火加熱，使用氣淬法淬火；在510℃回火一次，515℃再回一次火。

所得鑄件硬度為hrc58～62。

實(shí)施例3

修邊類模具(形狀如圖6)，由于其形狀特點(diǎn)，冷卻速度較快，不必也不能再掏空，直接鑄造即可。

1)鋼水澆注溫度為1600℃，當(dāng)鋼水澆注結(jié)束后，鑄鋼從澆筑溫度下降至958℃時(shí)脫去模具(砂箱)；

2)脫模之后的鑄件需在空氣中冷卻至室溫；

3)去掉鑄件的冒口后，立即將鑄件送入退火爐中，在850℃的退火溫度下進(jìn)行退火處理2小時(shí)；720℃保溫5～6小時(shí)；

4)轉(zhuǎn)移至真空氣淬爐中，在1000℃淬火加熱，使用氣淬法淬火；在200℃回火2～3次。

所得鑄件硬度為hrc58～62。

實(shí)施例4：真空燒殼鑄造工藝

1)箱內(nèi)燒殼。模型刷涂高強(qiáng)度的耐火涂料，經(jīng)烘干室干燥后埋于裝有干燥的造型砂的砂箱中，在干砂、負(fù)壓條件下，從澆冒口點(diǎn)燃泡沫，并以φ2mm小管輸以少量氧氣，泡沫即在型內(nèi)激烈燃燒氣化，鑄型被迅速燒成無碳的空殼，見圖7。

2)澆注。澆注溫度1600℃，鑄鋼冷卻到960℃開始快速冷卻，實(shí)際控制是，從澆注開始，十分鐘后打開密封塑料布，加速冷卻，持續(xù)10分鐘，關(guān)閉抽真空。

3)脫模。澆注開始鑄件溫度降至960℃后脫模，室溫空冷，周圍環(huán)境較低時(shí)，500以下緩冷。將工件再埋入砂箱內(nèi)，冷至室溫退火。

4)退火。退火工藝為850℃保溫2小時(shí)，720℃保溫7～8小時(shí)。

5)淬火。真空整體淬火，1020℃淬火加熱，510℃回一次火，515℃在回一次火，硬度hrc58～62。

在本發(fā)明中，采用了澆注冷卻后在一定溫度條件下提前脫模，使鑄件能夠加速冷卻，脫模后的鑄件應(yīng)當(dāng)在空氣中冷卻，而不能采用風(fēng)冷、水冷等方式使其冷卻過快，導(dǎo)致開裂現(xiàn)象出現(xiàn)。對于環(huán)境溫度較低的情況下則需要采用在提前脫模冷卻至500℃后緩慢冷卻至室溫，具體可以采用坑冷或?qū)嵘奥袢肜鋮s的方法進(jìn)行。

冷卻速度過快，會(huì)導(dǎo)致開裂。一般，第一段：1600℃～960℃，隨砂箱自然冷卻，冷卻速度在14～18℃/min之間；第二段：960℃～500℃，快速冷卻，冷速在24～28℃/min之間；第三段：500℃以下，緩慢冷卻，平均在1.0～2.5℃/min之間。當(dāng)然，在同樣的條件下，高溫時(shí)冷卻速度快，低溫冷卻慢，鑄件在整個(gè)冷卻過程中，速度都是變化的。

本發(fā)明中的大尺寸鑄件心部需要處于掏空狀態(tài)，當(dāng)鑄鋼件冒口位置不得不占據(jù)模具鑲塊掏空部分時(shí)，不可避免影響鑄鋼件冷卻時(shí)，應(yīng)當(dāng)在淬火之前將鑄鋼件心部加工成標(biāo)準(zhǔn)殼型形狀，這樣可以減少淬火應(yīng)力，防止模具鑲塊在淬火過程中開裂，具體的掏空方式可以參照中國專利200720094663.x。

由于1.2382是一種耐磨性很好的鑄高碳高鉻合金鋼，它的含碳量較高(1.5％c)，在鑄造時(shí)形成網(wǎng)狀碳化物，組織中有大量的網(wǎng)狀共晶碳化物在隨后的冷卻過程中有大量二次滲碳體析出，這些二次滲碳體析出在晶界上，碳化物網(wǎng)壁較厚、網(wǎng)眼較大(如圖1所示)因此大尺寸的鑄鋼模具鑲塊容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，而小件的模具鑲塊網(wǎng)眼較小，網(wǎng)壁較薄，均勻的網(wǎng)狀碳化物加珠光體組織(如圖2所示)。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)能夠這樣的金相組織是由于小件在鑄造時(shí)冷卻速度快，二次滲碳體沿著奧氏體晶界析出的少，其強(qiáng)韌性好，這樣的金相組織在熱處理時(shí)應(yīng)力不大于材料的抗拉強(qiáng)度，因此不易開裂。大件組織是厚壁網(wǎng)狀碳化物，而這種碳化物網(wǎng)壁增厚主要是二次滲碳體析出的集中所至，這些二次滲碳體構(gòu)成的厚壁網(wǎng)狀碳化物使晶界弱化，使材料的強(qiáng)韌性下降，最終導(dǎo)致淬火和回火時(shí)開裂，這就是導(dǎo)致大件鑲塊淬火和回火開裂的原因。本發(fā)明方法使空心大件鑄鋼鑲塊的冷卻速度達(dá)到與原來實(shí)心小件鑄鋼鑲塊的冷卻速度相同或相似，使空心大件獲得與原來實(shí)心小件鑄鋼鑲塊相同或相近的金相組織(如圖3所示)，避免了大件鑲塊淬火和回火開裂。