一种热处理新工艺在9SiCr模具钢中的应用研究

jinyibo

9SiCr钢是当前最常用的合金刃具钢种，常用于制造形状复杂、技术要求变形小、耐磨性较高的低速切削刃具、冷作模具，譬如钻头、手动铰刀、搓丝板、打印模以及冷轧辊等，相比于其他钢种，9SiCr钢的淬透性、淬硬性以及回火稳定性较高，对其进行分级与等温淬火较适宜。9SiCr钢中合金元素含量见表1。

表1  9SiCr钢中合金元素含量（质量分数，%）

C	Si	Mn	Cr	S	P
0.85～0.95	1.20～1.60	0.30～0.60	0.95～1.25	＜0.030	＜0.030

9SiCr模具钢件经过一般热处理工艺处理后，与CrWMn等钢种相比，淬透性、淬硬性、回火稳定性、强度和硬度以及耐磨性都不及。本次提出的一种9SiCr钢热处理新工艺，经过试验分析，可以提升9SiCr钢的强韧性等性能，延长其使用寿命。具体如下：
本工艺采用的是球化退火预热处理。先将模具钢件加热到790～810℃，然后进行保温（保温时间1～2h）。等模具钢件降到700～720℃，再进行保温一定时间后，最后对其进行炉冷，当模具钢件降至550℃时，将其出炉进行空冷。此时模具钢件的硬度为197～241HBS。
本工艺采用盐浴炉对模具钢件进行最终热处理。把9SiCr模具钢件接上导线放入箱式电阻炉中，随炉加热，直到加热到900℃奥氏体化，保温10min后，然后施加100Hz、900V电场锯齿波，5min后出炉放入磁场强度为19.37A/m、温度为230～250℃的硝盐中进行等温油淬。
9SiCr模具钢件经过等温油淬后，再进行预回火，加热温度在200℃，时间为1h。然后再将模具钢件进行深冷处理，深冷处理是以液氮作为深冷介质，从室温快速冷却到液氮温区-130～-190℃，模具钢件深冷温度宜选在-160～-190℃，时间为24h。经过深冷后的模具钢件再经200℃的低温进行回火后，模具钢件随自然冷却后到室温即完成全部热处理工序。
该热处理新工艺用于9SiCr模具钢，通过对其奥氏体化、等温油淬、预回火、深冷处理以及再回火等工序步骤，克服碳素刃具钢淬透性低、红硬性差以及耐磨性不足的缺点，提高了模具硬度值与耐磨性能，为我国模具行业的发展提供参考。