[0001] 本发明涉及金属热处理技术领域，具体涉及一种热作模具钢的超细化热处理方法。

背景技术：

热作模具主要用于热变形加工和压力铸造模具。 热作模具锻造后，需要进行热处理。 热处理是热作模具制造中不可缺少的重要工序。 热处理的目的是通过加热和冷却，改变钢的组织，提高硬度、韧性等力学性能。 不同的热作模具采用不同的热处理工艺，以达到所需的性能。 热处理对热作模具的质量和使用寿命有重要影响。

热作模具钢锻造后，进行球化处理和退火，以保证一定的硬度。 经过表面清理和公差控制后，即可形成半成品。 5h12、h13、8418由于锻后温度控制不当，主要是锻造温度过高，造成锻后链状、网状组织，晶粒粗大，金相组织不均匀，退火后得到改善。 我们不能容忍这种糟糕的组织状态。 钢材的实际使用寿命会大大缩短。 随着用户质量要求的提高，目前的质量现象已经不能满足用户的需求，需要对球化退火后的金相组织进行一定的控制。 采用北美 nadca #207-2003 图表标准进行控制。 本标准对球化退火后的金相组织和带状组织有一定的控制要求：带状组织要求达到sa~sd16合格等级，球化组织要求达到as1至as9共九个合格等级，共共 25 个资格级别。 但锻造后的球化退火组织很难满足本标准规定的要求。

采用超细化+球化退火工艺即可达到这一标准要求。 但这类钢的超精淬火通常采用油或一定比例的天然流体作为介质。 此类介质的传热速度稍慢。 钢材在淬火过程中可以淬透而不产生裂纹，但成本高，污染严重。 但纯粹采用水作为淬火介质进行淬火，淬透性比油更强，而且环保。 但控制不好很容易造成钢材裂纹而报废。

因此，能否以水为介质实现超精淬火是一个值得研究的课题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种热作模具钢的超细化热处理方法。 通过改变工艺条件，可以以水为介质完美地进行该工艺。

一种热作模具钢超精细热处理方法。 锻造后进行球化退火和超微细淬火。 超精淬火温度1040℃~1060℃，介质为水，时间10~100min；

进一步地，超精淬火的具体步骤为：首先进行等温预热，预热温度为660-680℃； 然后升温至1060℃保温8小时以上，然后放入水中冷却。

进一步地，升温速率为1〜2°C/min，

另外，超微细淬火在充满惰性气体的条件下进行。

此外，超细淬火是在超声波的作用下进行的。

进一步地，超声波功率为500-1000w，超声波频率为20-25khz。

进一步地，球化退火的具体步骤为：控制温度至880℃，保温5～10小时，然后快速冷却至650～690℃，保温4～8小时。 。

另外，快速冷却的冷却速度为20～50℃/秒。

有益效果：本发明以水为介质，通过超精细热处理进行淬火处理。 经过超精热处理后的热作模具的刚性条带结构不仅可以满足国际标准的要求，而且基本可以达到sa~sb系列八。 每个级别都需要条状组织，球形组织可以满足AS1到AS5五个级别的要求。

本发明的进一步改进结合了超声波处理方法。 该工艺可以消除合金钢的组织继承性，提高组织的均匀性。 而且，超声波淬火过程会产生空化和声流效应，加快样品的冷却速度。 ，比传统淬火工艺晶粒尺寸更小、更均匀。

经过本发明方法处理的热作模具钢的力学性能，如强度、韧性等性能值明显高于未经超细化处理的热作模具钢。

附图说明

图1为h13圆钢处理前的金相组织。

图2为h13圆钢处理后的金相组织

图3为8418板处理前的金相组织。

图4为8418板材处理后的金相组织。

图5为5H12圆钢处理前的金相组织。

图6为5h12圆钢处理后的金相组织。

详细方式

为了使本发明所属技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

以h13圆钢为加工对象，处理前h13圆钢的金相组织如图1所示。（以15 500×级为例）

锻造后，在充有惰性气体的条件下，控温至860℃，保温5小时，然后快速冷却（冷却速度20℃/秒）至650℃，保温6小时； 等温预热，预热温度660℃； 快速升温（升温速率1℃/min）至1060℃，保温20分钟，然后降温至1050℃以下，放入水中冷却。 接下来，最终在炉中冷却至400℃以下。

经过上述步骤后的h13圆钢金相组织如图2所示。（as3级500×）

实施例2

以8418板材为加工对象，处理前8418板材的金相组织如图3所示。（as18级500×）

锻造后，在充有惰性气体的条件下，先控温至880℃，保温10小时，然后快速冷却（冷却速度50℃/秒）至690℃，保温8小时，然后进行等温预热和快速加热（升温）。 (速度2℃/min)至1060℃，保温60分钟，然后降温至1050℃以下，放入水中冷却。

经过上述步骤后8418板的金相组织如图4所示。（as2级500×）

实施例3

以5h12圆钢为加工对象，处理前5h12圆钢的金相组织如图5所示。（as13级500×）

锻造后，在充有惰性气体的条件下，先控温至890℃，保温6小时，然后快速冷却（冷却速度50℃/秒）至680℃，保温7小时，然后进行等温预热。 预热温度1010℃； 快速升温（升温速率2℃/min）至1060℃，保温30分钟，然后降温至1050℃以下，放入水中冷却。

经过上述步骤后5h12圆钢的金相组织如图6所示。（as2级500×）

从实施例1～实施例3的试验可以看出，经本方法处理后的热作模具钢的颗粒比处理前明显更细小、均匀。

实施例4

以h13圆钢为加工对象，锻造后，在充有惰性气体的情况下，先控温至885℃并保温5小时，然后快速冷却（冷却速度20℃/s） ）至650°C并保持6小时。 660℃等温预热，预热温度1010℃； 快速升温（升温速率1℃/min）至1060℃保温20分钟，然后降温至1050℃以下，水冷，超声处理（超声功率800w，超声频率是25khz）。

实施例5

以8418板材为加工对象，锻造后，在充有惰性气体的条件下，先控温至900℃并保温10小时，然后快速冷却（冷却速率为50℃/s）至690℃并保持8小时。 然后进行等温预热，预热温度为680℃，然后快速升温（升温速率为2℃/min）至1060℃，保温60分钟，然后降温至1050℃以下，放入水中冷却，同时进行超声波处理（超声波功率为800w，超声波频率为25khz）。

实施例6

以5H12圆钢为加工对象，锻造后，在充有惰性气体的情况下，先控温至880℃，保温6小时，然后快速冷却（冷却速度50℃/s） ）至680℃，保温7小时，等温预热，快速升温（升温速率2℃/min）至1060℃，保温30分钟，降温至1050℃以下、水中冷却，同时进行超声波处理（超声波功率800w，超声波频率25khz）。

实施例7

机械性能测试。 对实施例1至6中处理的产品进行机械性能测试。 得到的结果如下：实施例1，冲击韧性为10.3j/cm2，实施例4冲击韧性为12.1j/cm2，实施例2，冲击韧性为23.8j/cm2，实施例5冲击韧性为33.1j/cm2，In实施例3中，冲击韧性为30.2j/cm 2 ，实施例6中，冲击韧性为38.0j/cm 2 。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限定本发明。 对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种修改和变化。 凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。