合金工具钢SKD61渗碳调质同步工艺的制作方法

　　

　　本发明涉及合金工具钢的深加工工艺，尤其是合金工具钢SKD61生产工艺中的调质渗碳同步处理工艺。

　　背景技术：

　　随着汽车行业的发展对汽车模具配件原材料的需求也随之增加，其中一种重要的原料为SKD61特殊钢，这种特殊钢广泛用于各种塑胶模具配件制作上，为了使SKD61制作的模具配件具有更好品质，通常会在配件加工中进行渗碳处理，以使工件表面有着更高硬度、高耐磨性和高疲劳强度，但心部仍有高的塑性和韧性。

　　为了保证配件的渗碳层达到使用标准，现有的渗碳技术一般只是针对SKD61材料制作的模具配件加工半成品进行渗碳处理，待渗碳处理完成后，再继续加工至所需尺寸，按照国家标准GB/T 9450-2005(钢铁渗碳淬火有效硬化层深度的测定和校核)，要求钢件渗碳处理后，距表面3倍于淬火硬化层深度处硬度值小于450HV。

　　现有的渗碳技术，一般都是采用井式真空炉渗碳或是低温传送渗碳，都是针对于模具配件的半成品，目前国内还没任何一家原材料供应厂商可以提供有渗碳层的原材料，国际上也只有日本的一些企业正在进行着类似的尝试，但只能小批量试验，也远远未达到批量生产的水平。

　　技术实现要素：

　　为解决现有技术的不足，本发明提供了一种合金工具钢SKD61渗碳调质同步工艺，该工艺采用渗碳和调质相结合，在同一条生产线上，以煤油做为渗碳介质，利用调质处理过程中淬火工序的高温，将SKD61钢的淬火渗碳、回火，以流水线的形式一步到位，生产出带有稳固渗碳层的新型原材料。

　　为达到上述目的，本发明采用如下技术方案，合金工具钢SKD61渗碳调质同步工艺，包括以下步骤：

　　S1将SKD61材料预矫直，然后进行材料表面清洗；

　　S2清洗后的SKD61材料于淬火炉管中浇灌煤油，以煤油作为渗碳介质进行渗碳处理；

　　S3渗碳处理后的SKD61材料进行降温、清洗后经回火炉管进行回火工程，回火结束后得到合金工具钢SKD61渗碳材料。

　　优选地，所述的步骤S1具体为：选择中间规格为φ2.3～14.3mm的SKD61材料，经抻直装置进行预矫直后，进行材料表面氧化皮的清洗。

　　优选地，所述的步骤S2具体为：将淬火炉和回火炉进行升温，清洗后的SKD61材料进入淬火炉中的淬火炉管，当淬火炉管中的温度稳定在1000～1200℃，开启煤油浇灌装置，调节煤油流量表进行渗碳，渗碳时间为3～19min。

　　优选地，煤油标准的流量为30ml/min。

　　优选地，所述的步骤S3具体为：表面附着煤油的SKD61材料经送料装置送出淬火炉管进入保温池，经降温、保温处理后再进入清洗池清洗，然后进入回火工程，回火炉管的温度范围是600～700℃，回火时间为4～20min，回火结束后得到合金工具钢SKD61渗碳材料。

　　优选地，SKD61材料在生产线上的运行速度为430～2671mm/min。

　　优选地，淬火温度为1080℃，回火温度为640℃。

　　优选地，淬火炉管两端设点火装置用于废气燃烧处理。

　　优选地，所述的淬火炉管和回火炉管为双管电阻炉。

　　与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的同步处理工艺可直接对SKD61原材料进行渗碳处理，提供有稳固渗碳层的材料，省去模具配件半成品加工时渗碳处理的需要，缩短了生产周期，又节省了生产成本，更避免了因为渗碳高温工艺导致的配件变形等缺陷，大大提高了模具配件加工的成品率。

　　附图说明

　　图1为本发明SKD61渗碳层显微检测照片；

　　图2为本发明SKD61渗碳材料回火后内部组织照片。

　　具体实施方式

　　下面通过具体实施例对本发明作进一步详述。以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。实施例中所述实验方法如无特殊说明，均为常规方法；如无特殊说明，所述试剂和原料，均可从商业途径获得。实施例1

　　按照所要生产模具配件的碳化层标准，参照加工时所需要的磨削尺寸，制定出所需碳化层的深度，对于SKD61材料，碳化层深度通常为0.4mm-0.05mm。

　　具体工艺过程如下：

　　选用调质生产线上的淬火工艺作为渗碳处理工程，将预渗碳的SKD61材料准备好，SKD61材料可以选择φ2.3～14.3mm范围内的不同尺寸，本实施例中以SKD61材料中间规格φ5.75mm为例，在送料装置的作用下，先经过抻直装置进行简单的预矫直，再通过设置的清洗装置进行SKD61材料表面氧化皮的清洗，以保证SKD61材料表面干净，这样可以避免因为表面杂质影响渗碳层的深度，此时已将淬火炉和回火炉升温，SKD61材料首先进入淬火炉中的淬火炉管—双管电阻炉，在淬火炉管中间处安装有煤油浇灌装置，当淬火温度稳定于1080℃时，开启煤油浇灌装置，调整流量表，保证煤油标准流量为30ml/min，在该条件下，浇灌的煤油在高温环境下完全气化，既保证煤油的量足以进行SKD61材料渗碳又可防止煤油在淬火炉管壁形成大量的堆积产生黑烟，此时表面附着有煤油的SKD61材料在送料装置和牵引机的带动下，在淬火炉管内以设定好的标准速度通过，双管电阻炉两端点火用于废气燃烧处理，整个淬火工程长度为8m。如表1所示为不同规格材料其对应的生产线设定参数。

　　表1：

　　实施例2

　　利用淬火炉管内的高温加热SKD61钢材进行调质并使其表面附着的煤油发生气化分解出活性碳原子，在炉管高温的作用下渗入SKD61钢材表面，形成一层稳固的碳化层，经测定，此时钢材形成的碳化层深度约为0.5-0.7mm之间，表面HV硬度为753-875之间，HRC硬度为62-66之间，心部硬度HRC为50-55。此时无论表面的渗碳层深度及硬度，都已达到后续加工使用的理想状态。如表2所示为实施例1的料样渗碳层检测数值：

　　表2：

　　实施例3

　　对于已经渗碳处理的SKD61钢材进行显微镜检测，观察材料内部组织的形态，采用北京汇龙光电仪器厂生产的XJP-H200系列金相显微镜进行观察，如图1所示，可以从图片上清晰的看到材料边部与内部组织不一样，有一层明显的碳化组织。

　　实施例4

　　经过渗碳处理的SKD61材料在牵引机的作用下，穿出双管电阻炉完成淬火及渗碳后进行降温，将材料温度降至20-30℃再进入清洗池清洗，经清洗工艺去除SKD61材料表面因淬火及碳化造成的氧化皮等杂质，清洗工艺结束后进入回火工程。清洗去氧化皮及杂质过程会使SKD61材料本身因去除氧化皮减小0.01mm左右，但并不影响碳化层使用的深度。

　　清洗后的SKD61进入回火工程进行材料内部的淬火应力的消除，保证材料尺寸和性能稳定，提高材料的热性和塑性，回火炉管内的温度保持约640℃左右，如表3所示为不同规格产品对应的回火工程参数。

　　表3：

　　实施例5：

　　对回火工程结束的SKD61材料进行渗碳层深度检测，如表4所示为φ5.75mm的实验料样渗碳层深度检测数值，将该表数据与表2数据进行对比发现HV相差不大，虽然回火工程也进行了高温加热，但该温度并未达到影响碳化的温度，所以回火并未对碳化层产生影响。

　　表4：

　　实施例6：

　　如图2所示，回火结束后的SKD61材料内部组织变的均匀，但碳化层无论深度还是状态都没有发生改变，仍保持理想的状态。