阅读说明：本技术 7Cr7Mo2V2Si高温镦锻模具的表面处理方法 (Surface treatment method of 7Cr7Mo2V2Si high-temperature upsetting die ) 是由 罗勇 付又桥 于 2020-05-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种7Cr7Mo2V2Si高温镦锻模具的表面处理方法,具体步骤如下：1)高温氧化：由7Cr7Mo2V2Si模具钢制作的模具放入箱式炉中进行保温,模具型腔表面上的氧化膜是由模具本体内的Fe元素与空气中的氧元素形成细腻的四氧化三铁；2)低温油浴：模具高温氧化后冷却至室温,然后浸入至油脂中,油脂渗入至氧化膜内,油脂在零件成型过程中起润滑、隔离作用；模具通过高温表面氧化、浸油处理后的高温热镦锻模具,使用时粘连现象消失,零件表面粗糙度大幅提升,同时高温热镦锻模具寿命大幅提高。(The invention discloses a surface treatment method of a 7Cr7Mo2V2Si high-temperature upsetting die, which comprises the following specific steps: 1) high-temperature oxidation: placing a mould made of 7Cr7Mo2V2Si mould steel into a box-type furnace for heat preservation, wherein an oxidation film on the surface of a mould cavity is fine ferroferric oxide formed by Fe element in a mould body and oxygen element in air; 2) low-temperature oil bath: cooling the mold to room temperature after high-temperature oxidation, then immersing the mold into grease, and enabling the grease to penetrate into an oxidation film, wherein the grease plays a role in lubrication and isolation in the part forming process; the high-temperature hot heading forging die after the die is subjected to high-temperature surface oxidation and oil immersion treatment has the advantages that the adhesion phenomenon disappears during use, the surface roughness of parts is greatly improved, and meanwhile, the service life of the high-temperature hot heading forging die is greatly prolonged.)

7Cr7Mo2V2Si高温镦锻模具的表面处理方法

技术领域

本发明属于高温镦锻模具领域，尤其是一种7Cr7Mo2V2Si高温镦锻模具的表面处理方法。

背景技术

本发明方法接近的相关技术：PVD、CVD、PCVD、TD、陶瓷纳米涂层。经过上述列举的表面涂层技术应用试验，由于高温、高速工作环境的影响，这些表面涂层技术均未能改善零件成形拉毛现象，模具寿命提升效果不明显。

随着中国汽车行业的国际化，大规格、高强性能的螺母1（见图1所示）不断出现在紧固件行业中，热成形加工成为不可或缺的发展趋势。高温热成形（工件加热温度1060℃～1150℃）工艺可以大幅度提高生产效率和材料利用率。但是，大规格、高强性能的螺母一般采用45＃钢、40Cr等材料制造，零件成形使用的模具在1060℃～1150℃工作环境，110～150件/min的生产节拍下工作，对热成型加工中使用的成形凹模要求能良好的适应高温、高速成形使用工作环境要求。

由于模具高温1060℃～1150℃工作环境，高速率110～150件/min的生产节拍，模具需要承受反复冲击载荷和冷热交变。因热应力的作用模具容易产生疲劳破裂，模腔表面受到高温金属流动的作用而产生摩擦效应，尤其是坯料表面氧化皮未清除干净的情况下，摩擦作用更加强烈，从而加速模腔表面的磨损，出现剥落现象。通过对3Cr2W8V、H13、DAC等热作模具钢优选后（寿命低于5000件），采用7Cr7Mo2V2Si制造的模具（见图2所示），寿命最高，每件模具寿命也仅有10000件，且在使用40Cr为零件原材料时，成形零件仅100件左右就出现零件与模具（见图2所示模具成型腔内的直角部3）粘连，在零件六个角处产生拉毛现象。

综上所述，在加工采用7Cr7Mo2V2Si制造的热成形机使用的凹模时，通过一种模具工作表面处理工艺改进，提高凹模与零件成形工作表面的抗氧化、热腐蚀性能，改善零件成形脱模工作环境，达到提高模具寿命，提高高强度螺母成形质量的目的。

发明内容

本发明提供了一种7Cr7Mo2V2Si高温镦锻模具的表面处理方法，目的是提高凹模与零件成形工作表面的抗氧化、热腐蚀性能，通过表面处理技术的开发应用，达到改善零件成形脱模工作环境，消除零件粘连、拉毛现象，同时提升模具寿命。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：7Cr7Mo2V2Si高温镦锻模具的表面处理方法，具体步骤如下：

第一步高温氧化：由7Cr7Mo2V2Si模具钢制作的模具放入750±10℃的箱式炉中，保温13～17min，模具型腔表面上的氧化膜是由模具本体内的Fe元素与空气中的氧元素形成细腻的四氧化三铁；

第二步低温油浴：模具高温氧化后室温冷却至250～200℃时，浸入至油脂中，浸入时间10～12min，模具在油脂中冷却至室温后取出；所述油脂是由含硫润滑油和薄层防锈油混合而成，含硫油脂渗入至氧化膜内，含硫油脂在零件成型过程中起润滑作用，薄层防锈油在氧化膜上形成油膜层，油膜层的厚度为6～10um，薄层防锈油在零件成型过程中起隔离作用。

对上述技术方案进一步地限定，所述箱式炉的温度为750℃。

对上述技术方案进一步地限定，所述含硫润滑油为18～22％，薄层防锈油为75～85％，按质量百分比计。

本发明有益效果：通过高温表面氧化、浸油处理后的高温热镦锻模具，使用时粘连现象消失，零件表面粗糙度大幅提升，同时高温热镦锻模具寿命大幅提高，由原来的1.0万件/件提高至3万件/件。

附图说明

图1是背景技术中的螺母结构示意图。

图2是背景技术中的螺母产生拉毛现象的示意图。

具体实施方式

7Cr7Mo2V2Si高温镦锻模具的表面处理方法，具体步骤如下：

第一步高温氧化：由7Cr7Mo2V2Si模具钢制作的模具放入750℃的箱式炉中，保温15min，模具型腔表面上的氧化膜是由模具本体内的Fe元素与空气中的氧元素形成细腻的四氧化三铁；经过多次试验，氧化膜在模具750℃保温15分钟形成的氧化膜最细腻，如果温度超过750℃会使模具迅速降低硬度，模具工作表面过度氧化，不会形成均匀细腻的氧化膜，而是易剥落的氧化层，破坏表面粗糙度；低于740℃会增加氧化时间，不能使空气中的氧气与模具基体中的Fe快速充分产生氧化反应，增加氧化时间，损坏模具工作表面粗糙度，达不到均匀细腻氧化膜形成的目的；在模具高温工作前，模具工作表面已预先形成氧化膜，氧化膜增加了模具表面硬度，消除模具工作时的高温作用，增加模具表面粗糙度保持时间，保证零件成形时脱模顺畅，消除零件高温成形时的粘连倾向；

第二步低温油浴：模具高温氧化后室温冷却至230℃时，浸入至油脂中，浸入时间11min，模具冷却至室温后取出；油浴高于250℃会使油温过高，导致安全问题；油温低于150摄氏度会降低油脂渗入氧化膜内的质量；所述油脂是由含硫润滑油和薄层防锈油混合而成，含硫油脂渗入至氧化膜内（即含硫润滑油中的硫元素分布在模具氧化膜的空隙里），含硫油脂在零件成型过程中起润滑作用；所述薄层防锈油具有优异的润滑性和成膜性，能迅速渗入金属内，薄层防锈油能在氧化膜上形成油膜层，油膜层的厚度为8um，薄层防锈油在零件成型过程中起分离作用，解决了40Cr材料的零件与模具表面粘连；所述含硫润滑油为20％，薄层防锈油为80％，按质量百分比计；

所述含硫润滑油选用优质矿物基础油，复配高性能硫化猪油和硫化脂肪酸酯为主剂调和而成；由中国江苏FRANCOOL公司生产，牌号：FRANCOOL9006D；

所述薄层防锈油：防锈油主要由多种油溶性缓蚀剂、稳定剂、脱水剂和精制基础油配制而成；由十堰双齐科技有限公司生产，牌号：S2018。

7Cr7Mo2V2Si模具表面处理后：1）提高了模具硬度：由58～59HRC提高至61～62HRC；2）模具型腔表面粗糙度：Ra0.2。