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CN114196813B - 一种用于3Cr13模具钢中厚板预硬的热处理工艺 - Google Patents

一种用于3Cr13模具钢中厚板预硬的热处理工艺 Download PDF

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Abstract

一种用于3Cr13模具钢中厚板预硬的热处理工艺，属于热处理技术领域，解决3Cr13模具钢中厚板轧制生产过程中易存在轧制边裂、应力开裂、锯切加工困难、板形瓢曲等技术问题，本发明合理匹配加热温度、轧制工艺，空冷淬火并及时去应力回火，采用空冷淬火替代水淬，保证钢板板形平直，预硬处理时逐块加垫且两次回火，钢板硬度均匀，可轻松完成锯切加工，实现了3Cr13模具钢中厚板预硬生态交货，填补国内空白。

Description

一种用于3Cr13模具钢中厚板预硬的热处理工艺
技术领域
本发明属于热处理技术领域，具体涉及一种用于3Cr13模具钢中厚板预硬的热处理工艺。
背景技术
3Cr13模具钢中厚板主要用于耐腐蚀高端模架及热流道，这类模具不仅要有耐蚀性，还必须具有一定的硬度、耐磨性能和抛光性能。该模具钢目前国内没有轧制板材，只有锻材，预硬处理后客户可直接使用，避免加工后热处理变形的问题，保证模具的制造精度。
3Cr13模具钢中厚板生产过程中易存在轧制边裂、应力开裂、锯切加工困难、板形瓢曲等问题。综合考虑钢种特性、设备精度、产品质量等因素，亟待提出了一种3Cr13模具钢中厚板预硬的生产技术。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，解决3Cr13模具钢中厚板轧制生产过程中易存在轧制边裂、应力开裂、锯切加工困难、板形瓢曲等技术问题，本发明提供一种用于3Cr13模具钢中厚板预硬的热处理工艺，实现3Cr13模具钢中厚板预硬态交货，满足客户要求，填补国内空白。
本发明中3Cr13模具钢中厚板总体生产工艺流程为：转炉冶炼+VD+LF→连铸→切割中板坯→退火→中板坯修磨→加热→高压水除鳞→轧制→空冷→热处理→检验交库。
本发明通过以下技术方案予以实现。
一种用于3Cr13模具钢中厚板预硬的热处理工艺，包括以下步骤：
S1、3Cr13模具钢铸坯送入加热炉中进行预热，预热段温度≤900℃；
S2、加热段、均热段温度为1230-1250℃，总驻炉时间为8-10min/10mm；
S3、步骤S2加热后的坯料进行轧制，开轧温度≥1130℃，道次压下率≥15%，终轧温度≥850℃，制得3Cr13模具钢中厚板中间坯；
S4、空冷淬火、去应力回火：
3Cr13模具钢中厚板中间坯在冷床上铺开空冷淬火，空冷至150-180℃时，吊至低温炉回火，升温至450℃后保温12小时出炉堆冷；
S5、两次回火：
去应力退火后的3Cr13模具钢中厚板之间逐块加垫堆垛，垫铁高度100-150mm，垫铁摆放横向间距1200-1500mm，纵向间距800-1000mm，保证3Cr13模具钢中厚板受热均匀，然后依次进行两次回火，两次回火工艺均包括以下步骤：
第一阶段：3Cr13模具钢中厚板加热至300℃保温1h；
第二阶段：升温至450℃，升温速度为25℃/h，并于450℃恒温保温3h；
第三阶段：升温至520℃，升温速度为25℃/h，并于520℃恒温保温3h；
第四阶段：升温至610℃，升温速度为25℃/h，并于610℃恒温保温3h；
第五阶段：3Cr13模具钢中厚板随炉冷却至580℃，然后580℃恒温保温10h；
第六阶段：3Cr13模具钢中厚板出炉空冷至室温，完成3Cr13模具钢中厚板预硬热处理。
进一步地，所述3Cr13模具钢的成分及其质量百分比含量为：C：0.28%-0.32%，Si：0.30%-0.80%，Mn：0.40%-1.00%，P：≤0.025%，S：≤0.010%，Cr：12.80%-13.80%，其余为Fe和不可避免杂质。
进一步地，所述步骤S1~S3中加热炉采用三段式加热炉。
进一步地，在步骤S1预热前与步骤S2开轧前分别进行两次高压水除鳞，除尽坯料表面的氧化皮。
与现有技术相比本发明的有益效果为：
本发明提供的一种用于3Cr13模具钢中厚板预硬的热处理工艺，采用空冷淬火替代水淬，保证钢板板形平直，预硬处理时逐块加垫且两次回火，钢板硬度均匀，可轻松完成锯切加工，实现了3Cr13模具钢中厚板预硬生产。
附图说明
图1为两次回火热处理工艺曲线图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例均按照常规实验条件。另外，对于本领域技术人员而言，在不偏离本发明的实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
以下使用的3Cr13模具钢的成分及其质量百分比含量为：C：0.30%，Si：0.43%，Mn：0.68%，P：0.020%，S：0.001%，Cr：13.03%，其余为Fe和不可避免杂质。
一种用于3Cr13模具钢中厚板预硬的热处理工艺，包括以下步骤：
S1、3Cr13模具钢铸锭送入加热炉中进行预热，预热段温度850~880℃；
S2、加热段、均热段温度为1230-1250℃，总驻炉时间为170~190mm；
S3、步骤S2加热后的坯料进行轧制，开轧温度1130~1150℃，道次压下率≥15%，提高钢板心部致密度；终轧温度860~880℃，既确保轧制板形，又防止轧制温度低时钢板边部开裂；制得3Cr13模具钢中厚板中间坯；步骤S1~S3中加热炉采用三段式加热炉，在步骤S1预热前与步骤S2开轧前分别进行两次高压水除鳞，高压水除鳞压力19.5-20.5MPa，除尽坯料表面的氧化皮；
S4、空冷淬火、去应力回火：
3Cr13模具钢中厚板中间坯在冷床上铺开空冷淬火，3Cr13马氏体开始转变点Ms约220℃，3Cr13模具钢中厚板中间坯在空气中冷却即可获得足够大的截面淬火；空冷至150-180℃时，吊至低温炉回火，升温至450℃后保温12小时出炉堆冷，目的是消除钢板内应力，防止钢板开裂；
S5、两次回火：
去应力退火后的3Cr13模具钢中厚板之间逐块加垫堆垛，垫铁高度100-150mm，垫铁摆放横向间距1200-1500mm，纵向间距800-1000mm，保证3Cr13模具钢中厚板受热均匀，然后依次进行两次回火（热处理工艺曲线如图1所示），两次回火工艺均包括以下步骤：
第一阶段：3Cr13模具钢中厚板加热至300℃保温1h；
第二阶段：升温至450℃，升温速度为25℃/h，并于450℃恒温保温3h；
第三阶段：升温至520℃，升温速度为25℃/h，并于520℃恒温保温3h；
第四阶段：升温至610℃，升温速度为25℃/h，并于610℃恒温保温3h；
第五阶段：3Cr13模具钢中厚板随炉冷却至580℃，然后580℃恒温保温10h；
第六阶段：Cr13模具钢中厚板出炉空冷至室温，完成3Cr13模具钢中厚板预硬热处理。
经试验检测，钢板在低温炉一次回火时，组织中仍存在一定量残余奥氏体，钢板硬度均匀性较差且影响后续锯切加工，因此要求在低温炉两次回火，经检测低温炉两次回火后钢板硬度为28-30HRC，不平度≤5mm/m。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种用于3Cr13模具钢中厚板预硬的热处理工艺，其特征在于包括以下步骤：
S1、3Cr13模具钢铸坯送入加热炉中进行预热，预热段温度≤900℃；
S2、加热段、均热段温度为1230-1250℃，总驻炉时间为8-10min/10mm；
S3、步骤S2加热后的坯料进行轧制，开轧温度≥1130℃，道次压下率≥15%，制得3Cr13模具钢中厚板中间坯；
S4、空冷淬火、去应力回火：
3Cr13模具钢中厚板中间坯在冷床上铺开空冷淬火，空冷至150-180℃时，吊至低温炉回火，升温至450℃后保温12小时出炉堆冷；
S5、两次回火：
去应力回火后的3Cr13模具钢中厚板之间逐块加垫堆垛，垫铁高度100-150mm，垫铁摆放横向间距1200-1500mm，纵向间距800-1000mm，保证3Cr13模具钢中厚板受热均匀，然后依次进行两次回火，两次回火工艺均包括以下步骤：
第一阶段：3Cr13模具钢中厚板加热至300℃保温1h；
第二阶段：升温至450℃，升温速度为25℃/h，并于450℃恒温保温3h；
第三阶段：升温至520℃，升温速度为25℃/h，并于520℃恒温保温3h；
第四阶段：升温至610℃，升温速度为25℃/h，并于610℃恒温保温3h；
第五阶段：3Cr13模具钢中厚板随炉冷却至580℃，然后580℃恒温保温10h；
第六阶段：3Cr13模具钢中厚板出炉空冷至室温，完成3Cr13模具钢中厚板预硬热处理。
2.根据权利要求1所述的一种用于3Cr13模具钢中厚板预硬的热处理工艺，其特征在于：所述3Cr13模具钢的成分及其质量百分比含量为：C：0.28%-0.32%，Si：0.30%-0.80%，Mn：0.40%-1.00%，P：≤0.025%，S：≤0.010%，Cr：12.80%-13.80%，其余为Fe和不可避免杂质。
3.根据权利要求1所述的一种用于3Cr13模具钢中厚板预硬的热处理工艺，其特征在于：所述步骤S1~S3中加热炉采用三段式加热炉。
4.根据权利要求1所述的一种用于3Cr13模具钢中厚板预硬的热处理工艺，其特征在于：在步骤S1预热前与步骤S2开轧前分别进行两次高压水除鳞，除尽坯料表面的氧化皮。
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