CN102443810A - 一种冷作模具钢冲头表面强化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冷作模具钢冲头表面强化处理方法，属于金属材料领域。具体步骤是：将精加工后的冷作模具钢冲头在真空下预热至500-600℃；然后将预热的冲头放入硼砂混合物盐浴中，硼砂混合物盐浴的组成为重量比V2O5为8-15％、Y2O3为6-12％、NaF为8-12％，其余为Na2B4O7和不可避免的杂质；在850-1150℃的温度下保温1.0-15小时，在冲头表面通过扩散反应形成冶金结合的陶瓷层；将冲头在980-1200℃进行盐浴淬火，然后在300-500℃进行回火处理，保证冲头的尺寸精度稳定性。该方法形成的陶瓷层与冲头基体之间为冶金结合，冲头尺寸精度高，陶瓷层硬度高，使用寿命显著提高。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料领域，特别是涉及一种用于提高冷作模具钢冲头使用寿命的表面处理方法。
背景技术
冷作模具钢冲头被广泛用于汽车、摩托车等制造领域的冲孔工艺过程。目前，冷作模具钢冲头主要由Cr12MoV冷作模具钢制作，使用寿命低，仅为2000-3000次，就已经在表面形成刮伤、脱皮，甚至墩粗和折断，因此，需要频繁更换冲头，严重影响生产效率。同时，对冷作摸具材料造成大量浪费，带来巨大的经济损失。工业上常用的冷作模具钢冲头表面处理方法有渗氮、镀铬、化学镀、PVD、渗硼等工艺。但是，由于上述方法处理后冲头表面硬度一般低于HV2000，因此无法显著提高冲头的使用寿命。目前，急需开发一种能够显著提高冷作模具钢冲头表面硬度并提高使用寿命的表面处理方法。
本发明的目的是提供一种工艺简单、可靠，且易于推广应用的一种冷作模具钢冲头表面强化处理方法。
本发明的技术方案是：将真空下预热后的冷作模具钢冲头放入高温盐浴中，通过反应扩散，在冲头表面形成一定厚度的并且与基体为冶金结合的陶瓷层，从而显著提高冲头的表面硬度和使用寿命。
1、一种冷作模具钢冲头表面强化处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将精加工并经常规热处理后的冷作模具钢冲头在真空下预热至500-600℃；
(2)然后将预热的冲头放入硼砂混合物盐浴中，硼砂混合物盐浴成分含量重量百分比为：V2O5为8-15％、Y2O3为6-12％、NaF为8-12％，其余为Na2B4O7和不可避免的杂质；
(3)在850-1150℃的温度下保温1.0-15小时，在冲头表面通过扩散反应形成冶金结合的陶瓷层；
(4)将冲头在980-1200℃进行盐浴淬火，然后在300-500℃进行回火处理，保证冲头的尺寸精度稳定性。
2、根据权利要求1所述的一种冷作模具钢冲头表面强化处理方法，其特征在于，所述陶瓷层厚度为3.0～50微米，陶瓷层由V8C7组成。
3、根据权利要求2所述的一种冷作模具钢冲头表面强化处理方法，其特征在于，所述陶瓷层中还含有质量百分比为1～10％的V2B3、TiC、Cr7C3中的一种或多种。
本发明与目前已有的技术相比具有以下特点：
1)陶瓷层与基体之间为冶金结合，结合强度高；
2)陶瓷层硬度高，经过表面处理后，冲头表面硬度从HV650-700提高到HV3000以上；
3)尺寸精度高，处理后的尺寸公差小；
4)显著提高冷作模具钢冲头的使用寿命，从处理前的2000-3000次提高到20000-100000次；
5)处理成本低，工艺简单，易于操作。
具体实施方式
实施例一
(1)将精加工后正常热处理的Cr12MoV冷作模具钢冲头在真空下预热至550℃；
(2)然后将预热的冲头放入硼砂混合物盐浴中，硼砂混合物盐浴的组成为重量比V2O5为9-13％、Y2O3为8-10％、NaF为9-11％，其余为Na2B4O7和不可避免的杂质；
(3)在980℃的温度下保温5小时，在冲头表面通过扩散反应形成冶金结合的陶瓷层；
(4)将冲头在1030℃进行盐浴淬火，然后在350℃进行回火处理，保证冲头的尺寸精度稳定性；
(5)经过表面处理后在冲头的表面形成冶金结合的陶瓷层；陶瓷层厚度为15-20微米；陶瓷层由V8C7、1％TiC、3％Cr7C3组成；陶瓷层硬度为HV3000以上。经过处理后的冷作模具钢冲头，使用寿命提高了5倍以上。
实施例二
(1)将精加工后正常热处理的Cr12MoV冷作模具钢冲头在真空下预热至580℃；
(2)然后将预热的冲头放入硼砂混合物盐浴中，硼砂混合物盐浴的组成为重量比V2O5为11％、Y2O3为9％、NaF为10％，其余为Na2B4O7和不可避免的杂质；
(3)在920℃的温度下保温6小时，在冲头表面通过扩散反应形成冶金结合的陶瓷层；
(4)将冲头在1100℃进行盐浴淬火，然后在400℃进行回火处理，保证冲头的尺寸精度稳定性；
(5)经过表面处理后在冲头的表面形成冶金结合的陶瓷层；陶瓷层厚度为10-15微米；陶瓷层主要由V8C7组成；陶瓷层硬度为HV3000以上。经过处理后的冷作模具钢冲头，使用寿命提高了10倍以上。
实施例三
(1)将精加工后正常热处理的Cr12MoV冷作模具钢冲头在真空下预热至520-580℃；
(2)然后将预热的冲头放入硼砂混合物盐浴中，硼砂混合物盐浴的组成为重量比V2O5为10-14％、Y2O3为9.5-11.5％、NaF为9.5-11.5％，其余为Na2B4O7和不可避免的杂质；
(3)在910-1000℃的温度下保温5-11小时，在冲头表面通过扩散反应形成冶金结合的陶瓷层；
(4)将冲头进行盐浴淬火，然后在320-450℃进行回火处理，保证冲头的尺寸精度稳定性；
(5)经过表面处理后在冲头的表面形成冶金结合的陶瓷层；陶瓷层厚度为10至40微米；陶瓷层主要由V8C7组成，以及少量的1.5％至5.5％的V2B3、TiC、Cr7C3。经过处理后的冷作模具钢冲头，使用寿命提高了8倍以上。
实施例四
(1)将精加工后正常热处理的Cr12MoV冷作模具钢冲头在真空下预热至590℃；
(2)然后将预热的冲头放入硼砂混合物盐浴中，硼砂混合物盐浴的组成为重量比V2O5为10.5％、Y2O3为9.2％、NaF为9.2％，其余为Na2B4O7和不可避免的杂质；
(3)在940-1020℃的温度下保温13小时，在冲头表面通过扩散反应形成冶金结合的陶瓷层；
(4)将冲头在1050℃进行盐浴淬火，然后在450℃进行回火处理，保证冲头的尺寸精度稳定性；
(5)经过表面处理后在冲头的表面形成冶金结合的陶瓷层；陶瓷层厚度为10-35微米；陶瓷层主要由V8C7组成；陶瓷层硬度为HV3000以上。经过处理后的冷作模具钢冲头，使用寿命提高了6倍以上。
Claims (7)
1.一种冷作模具钢冲头表面强化处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将精加工并经常规热处理后的冷作模具钢冲头在真空下预热至500-600℃；
(2)然后将预热的冲头放入硼砂混合物盐浴中，硼砂混合物盐浴成分含量重量百分比为：V2O5为8-15％、Y2O3为6-12％、NaF为8-12％，其余为Na2B4O7和不可避免的杂质；
(3)在850-1150℃的温度下保温1.0-15小时，在冲头表面通过扩散反应形成冶金结合的陶瓷层；
(4)将冲头在980-1200℃进行盐浴淬火，然后在300-500℃进行回火处理，保证冲头的尺寸精度稳定性。
2.根据权利要求1所述的一种冷作模具钢冲头表面强化处理方法，其特征在于，所述陶瓷层厚度为3.0～50微米，陶瓷层由V8C7组成。
3.根据权利要求2所述的一种冷作模具钢冲头表面强化处理方法，其特征在于，所述陶瓷层中还含有质量百分比为1～10％的V2B3、TiC、Cr7C3中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种冷作模具钢冲头表面强化处理方法，其特征在于，所述硼砂混合物盐浴成分含量重量百分比为：V2O5为9-13％、Y2O3为8-10％、NaF为9-11％，其余为Na2B4O7和不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的一种冷作模具钢冲头表面强化处理方法，其特征在于，所述硼砂混合物盐浴成分含量重量百分比为：V2O5为10-14％、Y2O3为9.5-11.5％、NaF为9.5-11.5％，其余为Na2B4O7和不可避免的杂质。
6.根据权利要求1所述的一种冷作模具钢冲头表面强化处理方法，其特征在于，所述硼砂混合物盐浴成分含量重量百分比为：V2O5为11％、Y2O3为9％、NaF为10％，其余为Na2B4O7和不可避免的杂质。
7.根据权利要求1所述的一种冷作模具钢冲头表面强化处理方法，其特征在于，所述硼砂混合物盐浴成分含量重量百分比为：V2O5为10.5％、Y2O3为9.2％、NaF为9.2％，其余为Na2B4O7和不可避免的杂质。
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