模具高压气淬工艺的制作方法

本发明涉及一种模具高压气淬工艺，涉及淬火技术领域。

背景技术：

淬火，是将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性，因而广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件(如齿轮、轧辊、渗碳零件等)。

淬火工艺主要用于钢件。常用的钢在加热到临界温度以上时，原有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体。随后将钢浸入水或油中快速冷却，奥氏体即转变为马氏体。根据冷却方法，淬火工艺分为单液淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火4类。

“气淬”，是以气体作为淬火介质进行淬火的工艺，这类淬火工艺能够根据工件状态和材料的要求调整淬火过程，尤其适用于具有复杂结构的工件的淬火处理。但是，由于气体较液体介质的导热系数都小，因此，气淬的成本相对较高。同时，在进行气淬的结束时，其温度从工作温度直接下降到回火温度，温差较大，易形成工件缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种模具高压气淬工艺，以解决上述技术问题。

模具高压气淬工艺，所述气淬工艺在高压气淬炉中进行，所述气淬工艺的条件为：

气淬室内工作压力0.2～1MPa，工作总时间20～40min，气体介质为氮气、氢气、氦气中的至少一种，

初始工作温度850℃～1200℃，当气淬进行至工作总时间的1/2时，降低气淬室内的温度至420℃～600℃，保温1～5min；在剩余的工作时间内匀速将气淬室内的温度降低至60℃～120℃。

进一步地，所述气淬工艺在高压气淬炉中进行，所述气淬工艺的条件为：气淬室内工作压力0.5～0.7MPa，工作总时间30～40min，

初始工作温度850℃～1100℃，当气淬进行至工作总时间的1/2时，降低气淬室内的温度至420℃～500℃，保温3～5min；在剩余的工作时间内匀速将气淬室内的温度降低至60℃～120℃。

进一步地，所述气体介质为氢气和氮气按体积比1:1～1.8组成的混合气。

更进一步地，本发明所述高压气淬工艺在高压气淬炉中进行。

一种高压气淬炉，所述气淬炉包括气淬室，所述气淬室为壳体形成的球形腔体，

所述气淬室内设有若干用于向气淬室内通入气体介质的喷嘴，所述喷嘴在球形腔体气淬室内的分布如下：

在所述球形腔体平行于地面的最大截面处沿圆周等距设置8个喷嘴，在8个喷嘴附近设有可升降的子工件架；

在所述平行于地面的面积为最大截面面积的1/4的截面处沿圆周等距设置4个喷嘴；

在所述球形腔体的顶点设置1个喷嘴；

在所述球形腔体的中心处设有可升降的主工件架。

本发明所述子工件架的位置设置在喷嘴附近，同时该工件架可升降，在使用时根据待处理工件的大小调整工件架的位置，使得从喷嘴进入的气体介质可以充分的作用于工件上。

本发明所述高压气淬炉优选所述壳体的内壁表面为碳纤维复合材料表面。

本发明所述高压气淬炉优选所述喷嘴为石墨喷嘴。进一步地，所述喷嘴具有独立的开关控制。

本发明所述高压气淬炉优选在球形腔体的底部设有搅拌器。

基于上述高压气淬炉，本发明一个优选的技术方案为：

将待处理工件置于主工件架(103)上，开启所有喷嘴(101)，控制气淬室内工作压力0.2～1MPa。

基于上述高压气淬炉，本发明另一个优选的技术方案为：

将待处理工件置于子工件架(102)上，开启球形腔体平行于地面的最大截面处圆周上的8个喷嘴(101)，控制气淬室内工作压力0.2～1MPa。

本发明的有益效果为：本发明所述高压气淬工艺采用阶段式降温工艺，保证了在气淬即将结束的过程中，不形成新的缺陷，同时，本发明在高压气淬炉中进行，所述高压气淬炉的气淬室为壳体形成的球形腔体，所述气淬室内设有若干用于向气淬室内通入气体介质的喷嘴，所述喷嘴在球形腔体气淬室内沿圆周方向均匀分布，同时在喷嘴的附近放置工件架，使得进入气淬室的气体介质可以在最高流速和最高气压的情况下接触待处理工件，进而使气体介质发挥最大的气淬作用，达到缩短气淬时间，减小能耗的目的。同时，在球形腔体的中心部位设置主工件架，可用于处理较大体积的工件；在利用主工件架时可以开启底部的搅拌器，优化气体流速。

附图说明

图1为气淬室球形腔体平行于地面的最大截面处的示意图；

图2为气淬室球形腔体侧视图；

图3为图2中A-A处的截面图，

附图标记如下：1气淬室，2壳体，101喷嘴，102子工件架，103主工件架。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

下述实施所用高压气淬炉具有下述结构：

一种高压气淬炉，所述气淬炉包括气淬室1，所述气淬室1为壳体2形成的球形腔体，

所述气淬室1内设有若干用于向气淬室1内通入气体介质的喷嘴101，所述喷嘴101在球形腔体气淬室1内的分布如下：

在所述球形腔体平行于地面的最大截面处沿圆周等距设置8个喷嘴101，在8个喷嘴101附近设有可升降的子工件架102；

在所述平行于地面的面积为最大截面面积的1/4的截面处沿圆周等距设置4个喷嘴101；

在所述球形腔体的顶点设置1个喷嘴101；所述喷嘴101具有独立的开关控制。

在所述球形腔体的中心处设有可升降的主工件架103。在球形腔体的底部设有搅拌器。

所述壳体2的内壁表面为碳纤维复合材料表面。所述喷嘴101为石墨喷嘴。

实施例1

模具高压气淬工艺，所述气淬工艺在高压气淬炉中进行，所述气淬工艺的条件为：工件为GCr15钢模具，将GCr15钢模具置于主工件架103上，开启所有喷嘴101，气淬介质为高纯氮气，

气淬室内工作压力0.7MPa，工作总时间30min，初始工作温度850℃，当气淬进行至工作总时间的1/2时，降低气淬室内的温度至420℃，保温5min；在剩余的工作时间内匀速将气淬室内的温度降低至65℃。

处理后的钢件硬度提高，且无表面缺陷。

实施例2

模具高压气淬工艺，所述气淬工艺在高压气淬炉中进行，所述气淬工艺的条件为：工件为3Cr2W8钢模具，将3Cr2W8钢模具置于子工件架102上，开启球形腔体平行于地面的最大截面处圆周上的8个喷嘴101，气淬介质为氢气和氮气按1:1.8组成的混合气，

气淬室内工作压力0.5MPa，工作总时间30min，初始工作温度950℃，当气淬进行至工作总时间的1/2时，降低气淬室内的温度至470℃，保温3min；在剩余的工作时间内匀速将气淬室内的温度降低至90℃。

处理后的钢件硬度提高，且无表面缺陷。