模具高壓氣淬工藝的制作方法

本發(fā)明涉及一種模具高壓氣淬工藝，涉及淬火技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

淬火，是將金屬工件加熱到某一適當(dāng)溫度并保持一段時(shí)間，隨即浸入淬冷介質(zhì)中快速冷卻的金屬熱處理工藝。常用的淬冷介質(zhì)有鹽水、水、礦物油、空氣等。淬火可以提高金屬工件的硬度及耐磨性，因而廣泛用于各種工、模、量具及要求表面耐磨的零件(如齒輪、軋輥、滲碳零件等)。

淬火工藝主要用于鋼件。常用的鋼在加熱到臨界溫度以上時(shí)，原有在室溫下的組織將全部或大部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。隨后將鋼浸入水或油中快速冷卻，奧氏體即轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。根據(jù)冷卻方法，淬火工藝分為單液淬火、雙介質(zhì)淬火、馬氏體分級(jí)淬火和貝氏體等溫淬火4類。

“氣淬”，是以氣體作為淬火介質(zhì)進(jìn)行淬火的工藝，這類淬火工藝能夠根據(jù)工件狀態(tài)和材料的要求調(diào)整淬火過程，尤其適用于具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工件的淬火處理。但是，由于氣體較液體介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)都小，因此，氣淬的成本相對較高。同時(shí)，在進(jìn)行氣淬的結(jié)束時(shí)，其溫度從工作溫度直接下降到回火溫度，溫差較大，易形成工件缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種模具高壓氣淬工藝，以解決上述技術(shù)問題。

模具高壓氣淬工藝，所述氣淬工藝在高壓氣淬爐中進(jìn)行，所述氣淬工藝的條件為：

氣淬室內(nèi)工作壓力0.2～1MPa，工作總時(shí)間20～40min，氣體介質(zhì)為氮?dú)?、氫氣、氦氣中的至少一種，

初始工作溫度850℃～1200℃，當(dāng)氣淬進(jìn)行至工作總時(shí)間的1/2時(shí)，降低氣淬室內(nèi)的溫度至420℃～600℃，保溫1～5min；在剩余的工作時(shí)間內(nèi)勻速將氣淬室內(nèi)的溫度降低至60℃～120℃。

進(jìn)一步地，所述氣淬工藝在高壓氣淬爐中進(jìn)行，所述氣淬工藝的條件為：氣淬室內(nèi)工作壓力0.5～0.7MPa，工作總時(shí)間30～40min，

初始工作溫度850℃～1100℃，當(dāng)氣淬進(jìn)行至工作總時(shí)間的1/2時(shí)，降低氣淬室內(nèi)的溫度至420℃～500℃，保溫3～5min；在剩余的工作時(shí)間內(nèi)勻速將氣淬室內(nèi)的溫度降低至60℃～120℃。

進(jìn)一步地，所述氣體介質(zhì)為氫氣和氮?dú)獍大w積比1:1～1.8組成的混合氣。

更進(jìn)一步地，本發(fā)明所述高壓氣淬工藝在高壓氣淬爐中進(jìn)行。

一種高壓氣淬爐，所述氣淬爐包括氣淬室，所述氣淬室為殼體形成的球形腔體，

所述氣淬室內(nèi)設(shè)有若干用于向氣淬室內(nèi)通入氣體介質(zhì)的噴嘴，所述噴嘴在球形腔體氣淬室內(nèi)的分布如下：

在所述球形腔體平行于地面的最大截面處沿圓周等距設(shè)置8個(gè)噴嘴，在8個(gè)噴嘴附近設(shè)有可升降的子工件架；

在所述平行于地面的面積為最大截面面積的1/4的截面處沿圓周等距設(shè)置4個(gè)噴嘴；

在所述球形腔體的頂點(diǎn)設(shè)置1個(gè)噴嘴；

在所述球形腔體的中心處設(shè)有可升降的主工件架。

本發(fā)明所述子工件架的位置設(shè)置在噴嘴附近，同時(shí)該工件架可升降，在使用時(shí)根據(jù)待處理工件的大小調(diào)整工件架的位置，使得從噴嘴進(jìn)入的氣體介質(zhì)可以充分的作用于工件上。

本發(fā)明所述高壓氣淬爐優(yōu)選所述殼體的內(nèi)壁表面為碳纖維復(fù)合材料表面。

本發(fā)明所述高壓氣淬爐優(yōu)選所述噴嘴為石墨噴嘴。進(jìn)一步地，所述噴嘴具有獨(dú)立的開關(guān)控制。

本發(fā)明所述高壓氣淬爐優(yōu)選在球形腔體的底部設(shè)有攪拌器。

基于上述高壓氣淬爐，本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案為：

將待處理工件置于主工件架(103)上，開啟所有噴嘴(101)，控制氣淬室內(nèi)工作壓力0.2～1MPa。

基于上述高壓氣淬爐，本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案為：

將待處理工件置于子工件架(102)上，開啟球形腔體平行于地面的最大截面處圓周上的8個(gè)噴嘴(101)，控制氣淬室內(nèi)工作壓力0.2～1MPa。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明所述高壓氣淬工藝采用階段式降溫工藝，保證了在氣淬即將結(jié)束的過程中，不形成新的缺陷，同時(shí)，本發(fā)明在高壓氣淬爐中進(jìn)行，所述高壓氣淬爐的氣淬室為殼體形成的球形腔體，所述氣淬室內(nèi)設(shè)有若干用于向氣淬室內(nèi)通入氣體介質(zhì)的噴嘴，所述噴嘴在球形腔體氣淬室內(nèi)沿圓周方向均勻分布，同時(shí)在噴嘴的附近放置工件架，使得進(jìn)入氣淬室的氣體介質(zhì)可以在最高流速和最高氣壓的情況下接觸待處理工件，進(jìn)而使氣體介質(zhì)發(fā)揮最大的氣淬作用，達(dá)到縮短氣淬時(shí)間，減小能耗的目的。同時(shí)，在球形腔體的中心部位設(shè)置主工件架，可用于處理較大體積的工件；在利用主工件架時(shí)可以開啟底部的攪拌器，優(yōu)化氣體流速。

附圖說明

圖1為氣淬室球形腔體平行于地面的最大截面處的示意圖；

圖2為氣淬室球形腔體側(cè)視圖；

圖3為圖2中A-A處的截面圖，

附圖標(biāo)記如下：1氣淬室，2殼體，101噴嘴，102子工件架，103主工件架。

具體實(shí)施方式

下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。

下述實(shí)施例中所述試驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。

下述實(shí)施所用高壓氣淬爐具有下述結(jié)構(gòu)：

一種高壓氣淬爐，所述氣淬爐包括氣淬室1，所述氣淬室1為殼體2形成的球形腔體，

所述氣淬室1內(nèi)設(shè)有若干用于向氣淬室1內(nèi)通入氣體介質(zhì)的噴嘴101，所述噴嘴101在球形腔體氣淬室1內(nèi)的分布如下：

在所述球形腔體平行于地面的最大截面處沿圓周等距設(shè)置8個(gè)噴嘴101，在8個(gè)噴嘴101附近設(shè)有可升降的子工件架102；

在所述平行于地面的面積為最大截面面積的1/4的截面處沿圓周等距設(shè)置4個(gè)噴嘴101；

在所述球形腔體的頂點(diǎn)設(shè)置1個(gè)噴嘴101；所述噴嘴101具有獨(dú)立的開關(guān)控制。

在所述球形腔體的中心處設(shè)有可升降的主工件架103。在球形腔體的底部設(shè)有攪拌器。

所述殼體2的內(nèi)壁表面為碳纖維復(fù)合材料表面。所述噴嘴101為石墨噴嘴。

實(shí)施例1

模具高壓氣淬工藝，所述氣淬工藝在高壓氣淬爐中進(jìn)行，所述氣淬工藝的條件為：工件為GCr15鋼模具，將GCr15鋼模具置于主工件架103上，開啟所有噴嘴101，氣淬介質(zhì)為高純氮?dú)猓?/p>

氣淬室內(nèi)工作壓力0.7MPa，工作總時(shí)間30min，初始工作溫度850℃，當(dāng)氣淬進(jìn)行至工作總時(shí)間的1/2時(shí)，降低氣淬室內(nèi)的溫度至420℃，保溫5min；在剩余的工作時(shí)間內(nèi)勻速將氣淬室內(nèi)的溫度降低至65℃。

處理后的鋼件硬度提高，且無表面缺陷。

實(shí)施例2

模具高壓氣淬工藝，所述氣淬工藝在高壓氣淬爐中進(jìn)行，所述氣淬工藝的條件為：工件為3Cr2W8鋼模具，將3Cr2W8鋼模具置于子工件架102上，開啟球形腔體平行于地面的最大截面處圓周上的8個(gè)噴嘴101，氣淬介質(zhì)為氫氣和氮?dú)獍?:1.8組成的混合氣，

氣淬室內(nèi)工作壓力0.5MPa，工作總時(shí)間30min，初始工作溫度950℃，當(dāng)氣淬進(jìn)行至工作總時(shí)間的1/2時(shí)，降低氣淬室內(nèi)的溫度至470℃，保溫3min；在剩余的工作時(shí)間內(nèi)勻速將氣淬室內(nèi)的溫度降低至90℃。

處理后的鋼件硬度提高，且無表面缺陷。