一种用于h13模具钢的氮化工艺的制作方法

一种用于h13模具钢的氮化工艺的制作方法

【技术领域】

[0001] 本发明设及氮化热处理工艺技术领域,尤其设及一种用于H13模具钢的氮化工 乙。

【背景技术】 阳00引H13模具钢由于具有高强度、高初性、良好的回火稳定性、较高的耐冷热疲劳性能 及价格适中的优点,已成为国际上广泛应用的一种模具钢,可作为压铸模、热锻模、热挤压 模、忍棒、模锻用锻模、精锻机上的锻模、压力机上锻模及铜、侣及其合金的压铸模等；作为 热作模具时,在服役中反复与高溫状态的加工材料接触,在周期性的交变应力作用下,模具 材料尤其是表层组织将会发生变化,性能也会相应的发生改变,最终导致失效,主要失效形 式有热疲劳、热磨损、腐蚀和塑性变形等。因此,为提高H13模具钢的表面硬度、耐蚀、和抗 粘结等性能,需对其进行表面处理,保持模具屯、部原有强度与初性的同时有效提高其表面 强度,提高其使用寿命,常对H13模具钢的表面做氮化热处理工艺。

[0003] 氮化热处理,是指一种在一定溫度下、一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学 热处理工艺。经氮化热处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高溫的特性。 但是,传统的氮化热处理工艺,工件氮化后形成大量的不良组织,例如脉状组织和白亮层, 而且表面硬度变化梯度睹。脉状组织及白亮层是一种氮铁化合物,是在一定溫度下,氮离子 渗入工件的金属表面中形成的。脉状组织及白亮层在光学显微镜下观察呈白色,具有耐腐 蚀性。脉状组织主要分布在渗层内部,而白亮层主要覆盖在金属表面；该类氮铁化合物具有 较好的抗磨损性能,但其同时又硬且脆,不宜受冲击载荷,特别是对于应用于高速锻造设备 中的模具,例如H13模具钢材料,在加工氮化后的模具时,冲击载荷大、冷热交替加工,使模 具表面产生大量不良组织,使模具的表面出现剥落及掉块的现象。采用传统的氮化工艺较 难控制该类不良氮化组织,往往要采用人工进行氮化参数的控制,稳定性较差,不能有效控 制脉状组织及白亮层等不良组织的产生。

【发明内容】

[0004] 针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种用于H13模具钢的氮化工艺, 有效控制H13模具钢氮化时产生的不良组织,处理得到的H13模具钢样渗层厚、硬度梯度平 缓,提高了H13模具钢的使用寿命。 阳0化]为达此目的,本发明采用W下技术方案：

[0006] 一种用于H13模具钢的氮化工艺,包括W下步骤：

[0007] 1)硬度筛选：H13模具钢经泽火回火工艺后进行硬度筛选,筛选出奥氏体含量低 于5%的H13模具钢；

[0008] 2)预处理：将经步骤1)筛选出的H13模具钢的表面进行清洗、磨光预处理；

[0009] 3)充氮气：将经步骤2)预处理的H13模具钢放入真空式气体氮化炉中,抽真空后 通入氮气复压,并保持正压；

[0010] 4)加热：向真空式气体氮化炉中通入氮气、二氧化碳、氨气,加热升溫至500~ 530°C,保持氮势为3.8~4,保溫5~7小时,进入强渗阶段；

[0011] 5)继续加热：向真空式气体氮化炉中通入氮气、二氧化碳、氨气,继续加热升溫至 530~560°C,保持氮势为0.8~1.2,保溫5~7小时,进入扩散阶段；

[0012] 6)冷却：经步骤5)加热结束后,降溫至100°C时将H13模具钢从真空式气体氮化 炉中取出,冷却至室溫。

[0013] 其中,步骤1)中,所述泽火回火工艺为：将H13模具钢加热至1030°C后泽火、 500°C回火,经泽火回火处理,使H13模具钢的使用寿命更长。

[0014] 其中,步骤2)中,所述清洗、磨光预处理具体过程为：将经步骤1)筛选出的化3模 具钢用丙酬清洗表面油污,然后对表面进行磨光处理。

[0015] 其中,步骤3)的具体过程为：将经步骤2)预处理的化3模具钢放入真空式气体氮 化炉中,抽真空至Imbar,W1.化A的流量通入氮气复压,并保持正压。需要说明的是,所述 的正压为稍大于正常大气压,使炉内不是负压状态。

[0016] 其中,步骤4)中,向真空式气体氮化炉中通入氮气、二氧化碳、氨气,加热升溫至 520~530°C,保持氮势为3.9,保溫6小时,进入强渗阶段。

[0017] 其中,步骤5)中,向真空式气体氮化炉中通入氮气、二氧化碳、氨气,继续加热升 溫至530~540°C,保持氮势为1,并保溫6小时,进入扩散阶段。

[001引其中,步骤6)中,所述的降溫W200°CA的速度进行降溫。

[0019] 其中,步骤6)的具体过程为1.化A的流量往真空式气体氮化炉中通入氮气,W200°CA的速度降溫至100°C时,将H13模具钢从真空式气体氮化炉中取出,冷却至室 溫。

[0020] 氮化溫度越高,氮化时间越长,硬度有下降的趋势,但渗层深度随时间延长越来越 深,而氮化白层跟氮势有密切关系。氮势往往是采用Κη值来表示,通过氮化炉内的氨探头 传感器测量炉内氨气含量,反馈至控制系统,计算出氮势,通过氮势来控制氮气、氨气、二氧 化碳的流量计流量,从而决定氮化层组织；通过选择氮化溫度和氮化时间来控制氮化后所 需的表面硬度和渗层深度。

[0021] 与现有技术相比,本发明的有益效果为：本发明的用于Η13模具钢的氮化工艺,将Η13模具东锜火回火后做一个硬度筛选,使要氮化处理的模具钢达到硬度的要求；清洗、磨 光预处理可W有效去除Η13模具钢表面的污物,便于下一步的氮化处理；抽真空后充氮气 并保持炉内正压,排出炉内的空气、氨气等气体,防止模具钢的表面被氧化,同时防止炉内 的氨气与氧气高溫下反应发生爆炸,避免产生安全隐患；将Η13模具钢放入真空式气体氮 化炉中,分二个阶段进行氮化处理,强渗阶段和扩散阶段,通过氮化溫度和氮化时间的控制 使材料的表面硬度、渗层深度、不良组织层等得到精确控制；其中,二氧化碳的通入,使其高 溫下分解的氧气与氨气分解得到的氨气相结合生成水,有效缩短了氮化时间,从而有效控 制了渗层的厚度；控制降溫速度及降溫时间,使模具钢的表面硬度均匀；本发明用于Η13模 具钢的氮化工艺,使Η13模具钢的表面硬度得到提高,有效控制Η13模具钢氮化时产生的不 良组织,大大提高了模具的使用寿命,从而降低成本,减少报废率。

【具体实施方式】

[0022] 下面通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。 阳〇2引 实施例1

[0024] 一种用于H13模具钢的氮化工艺,包括W下步骤：

[00巧]1)H13模具钢经泽火回火工艺后进行硬度筛选,控制泽火回火工艺参数为：泽火 回火工艺为：将H13模具钢加热至1030°C后泽火、500°C回火,筛选出奥氏体含量为5%的 H13模具钢；

[00%] 2)将经步骤1)筛选出的H13模具钢用丙酬清洗表面油污,然后对表面进行磨光处 理；

[0027] 3)将经步骤2)预处理的H13模具钢放入真空式气体氮化炉中,抽真空至Imbar, W1.化A的流量通入氮气复压,并保持正压；

[0028] 4)向真空式气体氮化炉中通入氮气、二氧化碳、氨气,加热升溫至520~530°C,保 持氮势为3.9,保溫6小时,进入强渗阶段；