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；