本发明属于模具钢的生产技术领域，特别涉及一种热作模具钢的小规格40Cr2SiMnMoV锻件热处理工艺。
背景技术：
热作模具钢主要用于制造对高温状态的金属进行热成形的模具生产，其在高温状态金属热成形过程中使用环境极其恶劣，工件表面要在高温和急冷的状态下反复循环使用，因而要承受大而复杂的拉伸、压缩接触应力和高速循环的高温冷热疲劳应力。主要报废缺陷为表面龟裂、环裂及轴线上的划伤引起的裂纹，这是由多种因素综合作用而导致。要提高其使用寿命只有通过提高材料的强度极限和冲击韧性来保证，其核心技术是超纯净钢的冶炼、锻造及热处理工艺。40Cr2SiMnMoV是近年来国内在热作模具钢领域发展的钢种之一，其横向冲击韧性较差，且因其淬透性较高，淬火冷却时只能采用油淬的生产方式，环境污染较大且存在火灾隐患。
技术实现要素：
本发明目的在于克服上述现有技术中存在的环境污染较大且存在火灾隐患的缺点而提供一种通过改变淬火介质在保证材料获得较高的综合力学性能的同时有效改善生产环境并消除安全隐患的小规格40Cr2SiMnMoV锻件的热处理工艺。
本发明的技术方案是这样实现的：一种小规格40Cr2SiMnMoV锻件热处理工艺，包括如下工序：①淬火加热，在加热过程中进行两次预热，一次预热温度为350～400℃，保温2.5h，二次预热温度为600～650℃，保温2h；②淬火冷却，采用空-水-空-水-空-水的间隙冷却方式，首次空气中的预冷时间控制为220～260S，初始水温控制为35～45℃，一次水冷时间为200～230S，二次水冷时间为160～200S，三次水冷时间为100～150S；③回火，在工件表面温度冷却至250℃左右时转入已备好的炉温为200～300℃的回火炉中，保温2 h，,再通过600～660℃高温加热，并按2～2.3 h /100mm保持；④回火冷却，空冷至室温；⑤重复回火，促使残余奥氏体分解，避免工件在使用过程中变脆和尺寸发生变化。
本发明的技术方案产生的积极效果如下：热处理工艺采用调质方式进行。淬火加热时控制好预热温度和加热速度，减少热应力。淬火冷却时采用空-水-空-水-空-水的间隙冷却方式，控制好最初在空气中的预冷时间和初始水温，在保证工件获得足够淬火冷却烈度得到马氏体组织的同时，最大限度减少淬火应力，避免因应力过大造成工件开裂。严格控制回火入炉时低温保持阶段的温度及时间，有效减少残余奥氏体含量，促使其转变为马氏体组织，再通过高温加热和保持，使组织转变完全，消除淬火应力，获得细小均匀的回火索氏体，在保证高强度的同时得到较高的冲击韧性。
附图说明
图1为本发明小规格40Cr2SiMnMoV锻件热处理工艺的流程图。
具体实施方式
小规格40Cr2SiMnMoV锻件热处理工艺，选用钢种为40Cr2SiMnMoV热作模具钢，C=0.35~0.45%，Si=0.80~1.10%，Mn=0.80~1.10%，Cr=1.54~2.00%，Mo=0.40~0.60%，V=0.20~0.40%，S≤0.010%，P≤0.015%，直径为φ215mm的棒料。
该热处理工艺，包括如下工序：
①淬火加热；因该钢合金元素多，导热系数低，若进行高温装炉和快速加热，势必使钢内、外产生较大温差，造成很大的内应力，因此在淬火加热过程中除严格控制入炉温度≤350℃外，还需进行两次预热，一次预热温度为350～400℃，保温2.5h，二次预热温度为600～650℃，保温2h；通过两次预热减少加热过程中产生的热应力，使工件内外温度均匀，同时有利于提高高温区的加热速度，促进晶粒细化。
②淬火冷却，淬火温度采用860-880℃，保温时间一般采用1～1.2h /100mm，使工件心部达到规定温度、完成奥氏体转变，然后采用空-水-空-水-空-水的间隙冷却方式进行冷却，首次空气中的预冷时间为220～260S，一次水冷时间为200～230S，二次空冷时间为100～160S，二次水冷时间为160～200S，三次空冷时间为100～160S，三次水冷时间为100～150S，初始水温为35～45℃。通过三次间隙冷却，使工件获得足够淬火冷却烈度得到马氏体组织的同时，还可最大限度减少淬火应力，避免因应力过大造成工件开裂。
③回火；在工件表面温度冷却至250℃左右时转入已备好的炉温为200～300℃的回火炉中，保温2 h，有效减少残余奥氏体含量，促使其转变为马氏体组织，再升温至600～660℃进行高温回火，保温时间一般采用2～2.3 h /100mm，进行马氏体分解及残余奥氏体的继续转变，获得细小均匀的回火索氏体组织，得到较高的综合力学性能。
④回火冷却，空冷至室温。
⑤重复工序③中的回火，促使残余奥氏体进一步分解，避免工件在今后使用过程中变脆和尺寸发生变化。
利用本发明工艺生产的小规格40Cr2SiMnMoV热作模具钢锻件抗拉强度较常规油淬能提高8%左右，冲击功可较常规油淬提高30%左右，同时有效改善生产环境并消除安全隐患。力学性能检测数据见附表1。
附表1-力学性能呢检测表