5CrNiMo模具碳氮硫共渗热处理工艺技术领域
本发明涉及锻模的热处理工艺，具体涉及一种5CrNiMo模具碳氮硫共渗热处理工
艺。
背景技术
模具是机械、冶金、电子、轻工、国防等部门的重要工艺设备，是保证高效率生产、
搞产品质量和降低生产成本的重要手段。
5CrNiMo热锻模具钢作为一种最常用的普通热锻模具钢，在长期使用中因为价格
低、塑性好等的特点，被锤锻模、摩擦压力机模等广泛应用；由于现有的常规热处理方式处
理的5CrNiMo热锻模存在高温易变形、寿命短的缺点，存在被价格高、性能好的4Cr2MoVNi、
3Cr3Mo3Vni等优质热锻模具材料所代替的趋势，然而，由于4Cr2MoVNi、3Cr3Mo3Vni等优质
材料的价格昂贵、热处理需要高温炉、真空炉等高端设备，造价较高，对批量小、设备落后的
现象又不适应。因此，急需一种新的5CrNiMo热处理工艺，来解决其寿命短的问题。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供了一种5CrNiMo模具碳氮硫共渗热
处理工艺，解决了背景技术中常规热处理模具寿命短的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：提供一种5CrNiMo模具碳氮硫共渗热
处理工艺，所述热处理工艺包括如下工艺步骤：
S101：常规热处理：将粗车处理后的模具进行常规热处理；
S102：精车加工：将粗车热处理后的模具进行精车加工，获取精车成品模具；
S103：预热：将所述精车成品模具加热至350-370℃，保温1小时；
S104：盐浴：将预热后的模具加热至520-500℃，保温2-3小时，然后将模具放入熔融盐
中进行盐浴，盐浴时间为1.5-3小时；
S105：回火：将所述盐浴后的模具用60-80℃的水清洗，然后将清洗后的模具放入回火
炉，随炉降温至350-370℃保温1-2小时后，再降温至180-200℃保温1-2小时，然后出炉空冷
至室温
优选的，所述步骤S101中，常规热处理包括：
S1011：预热：将粗车处理后的模具加热至580-600℃，保温3-4小时；
S1012：升温：将所述预热处理过的模具继续升温至850-870℃；
S1013：淬火：将所述升温处理后的模具在850-870℃下保温6-7小时后预冷至770-790
℃，然后油冷至180-190℃出油；
S1014：回火：将所述淬火处理后的模具升温至260-280℃，保温4-5小时，然后继续升温
至460-480℃，保温6-7小时，再降温至200℃以下出炉；
S1015：冷却：将所述回火处理后的模具空冷至室温。优选的，所述步骤S104中，熔融盐
为在580℃条件下融化后保存10小时的基盐和再生盐的混合物。
优选的，所述步骤S104中，盐浴的再生盐浓度为34%-36%，盐浴过程中的浓度控制
方法包括：
当盐浴的液面低于初始液面时，补充基盐，使液面到达初始液面；
每8小时检测一次再生盐浓度，当在生盐的浓度低于使用标准时，按照（标准浓度值-化
验浓度值）*坩埚中的盐浴总重量/100来计算加入的再生盐的量，或者每100kg基盐加1kg再
生盐。
优选的，所述浓度控制方法还包括：
若8小时后液面仍未降低，则捞渣，捞渣后观察液面并检测再生盐浓度以补充基盐和/
或再生盐。
优选的，所述步骤S105之后还包括步骤：
S106：清洗：将所述回火后的模具进行清洗，并检查硬度。
本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明提供一种5CrNiMo模具碳氮硫共渗热处理工艺，在常规热处理的基础上，对
5CrNiMo热锻模具钢进行盐浴，使其完成碳氮硫共渗，盐浴1h，渗层厚可达到0.1mm，盐浴2h，
渗层厚可达到0.2mm，提高了模具表面硬度，相对于气体渗氮的热处理方式，提高了模具表
面硬度，使其不易变形，且寿命提高了60%以上。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见的，对于本领域技术人员而言，在不
付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种5CrNiMo模具碳氮硫共渗热处理工艺的方法流程
图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及
附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例
中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附
权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。
图1为本发明提供的一种5CrNiMo模具碳氮硫共渗热处理工艺的工艺方法流程图，
以下实施例中，均以图1所述的方法流程为基础。
实施例1
本实施例提供一种5CrNiMo模具碳氮硫共渗热处理工艺，所述热处理工艺包括如下工
艺步骤：
S1011：预热：将粗车处理后的模具加热至600℃，保温4小时；
S1012：升温：将所述预热处理过的模具继续升温至860℃；
S1013：淬火：将所述升温处理后的模具在860℃下保温6小时后预冷至780℃，然后油冷
至180℃；
S1014：回火：将所述淬火处理后的模具升温至280℃，保温4小时，然后继续升温至480
℃，保温6小时，再降温至180℃；
S1015：冷却：将所述回火处理后的模具空冷至60℃；
S102：精车加工：将上述冷却处理后的模具进行精车加工，获取精车成品模具；
S103：预热：将所述精车成品模具加热至350℃，保温1小时；
S104：盐浴：将预热后的模具加热至520℃，保温2小时，然后将模具放入不锈钢坩埚中
盐浴1.5小时，所述不锈钢坩埚中有在580℃条件下融化并保持10小时的基盐和再生盐的混
合物，再生盐的浓度为34%，且所述熔融盐的液面高度高于模具的工件深度；沿盐浴过程中，
当盐浴的液面低于初始液面时，则补充基盐，使液面到达初始液面；且每过8小时检测一次
再生盐的浓度，当氮化盐的浓度低于34%时，按照（34%-化验浓度值）*坩埚中的盐浴总重量/
100计算加入再生盐；所述坩埚中盐浴总重量是指化验时的基盐和再生盐的总重量，比如当
化验浓度为32%，坩埚中盐浴总重量为100kg时，要加入的再生盐的量为（34-32）*100/100=
2kg；若盐浴8小时后液面仍未降低，则进行捞渣，捞渣后观察液面并检测再生盐浓度，按照
上述方法补充基盐或者再生盐，或者同时补充。
S105：回火：将所述盐浴后的模具用60℃的水清洗，然后将清洗后的模具放入回火
炉，随炉降温至350℃保温1小时后，再降温至180℃保温1小时，然后出炉空冷至室温；
S106：清洗：将所述回火后的模具进行清洗，并检查硬度。
实施例2
本实施例提供一种5CrNiMo模具碳氮硫共渗热处理工艺，所述热处理工艺包括如下工
艺步骤：
S1011：预热：将粗车处理后的模具加热至600℃，保温4小时；
S1012：升温：将所述预热处理过的模具继续升温至860℃；
S1013：淬火：将所述升温处理后的模具在860℃下保温6小时后预冷至780℃，然后油冷
至180℃；
S1014：回火：将所述淬火处理后的模具升温至280℃，保温4小时，然后继续升温至480
℃，保温6小时，再降温至200℃出炉；
S1015：冷却：将所述回火处理后的模具空冷至室温；
S102：精车加工：将上述冷却处理后的模具进行精车加工，获取精车成品模具；
S103：预热：将所述精车成品模具加热至370℃，保温1小时；
S104：盐浴：将预热后的模具加热至500-520℃，保温3小时，然后将模具放入不锈钢坩
埚中盐浴3小时，所述不锈钢坩埚中有在580℃条件下融化并保持10小时的基盐和再生盐的
混合物，其再生盐浓度为36%，且所述熔融盐的液面高度高于模具的工件深度；盐浴过程中，
当盐浴的液面低于初始液面时，则补充基盐，使液面到达初始液面；且每过8小时检测一次
氮化盐的浓度，当氮化盐的浓度低于36%时，按照（36%-化验浓度值）*坩埚中的盐浴总重量/
100计算加入再生盐，所述坩埚中盐浴总重量是指化验时的基盐和再生盐的总重量；比如当
化验浓度为33%，坩埚中盐浴总重量为100kg时，要加入的再生盐的量为（36-33）*100/100=
3kg；若盐浴8小时后液面仍未降低，则进行捞渣，捞渣后观察液面并检测再生盐浓度，按照
上述方法补充基盐或者再生盐，或者同时补充。
S105：回火：将所述盐浴后的模具用80℃的水清洗，然后将清洗后的模具放入回火
炉，随炉降温至370℃保温2小时后，再降温至200℃保温2小时，然后出炉空冷至室温；
S106：清洗：将所述回火后的模具进行清洗，并检查硬度。
实施例3
本实施例提供一种5CrNiMo模具碳氮硫共渗热处理工艺，所述热处理工艺包括如下工
艺步骤：
S1011：预热：将粗车处理后的模具加热至600℃，保温4小时；
S1012：升温：将所述预热处理过的模具继续升温至870℃；
S1013：淬火：将所述升温处理后的模具在870℃下保温7小时后预冷至770℃，然后油冷
至180℃；
S1014：回火：将所述淬火处理后的模具升温至280℃，保温4小时，然后继续升温至480
℃，保温6小时，再降温至200℃出炉；
S1015：冷却：将所述回火处理后的模具空冷至室温；
S102：精车加工：将上述冷却处理后的模具进行精车加工，获取精车成品模具；
S103：预热：将所述精车成品模具加热至360℃，保温1小时；
S104：盐浴：将预热后的模具加热至580℃，保温180min，然后将模具放入不锈钢坩埚中
盐浴2小时，所述不锈钢坩埚中有在580℃条件下融化并保持10小时的基盐和再生盐的混合
物，其再生盐浓度为35%，且所述熔融盐的液面高度高于模具的工件深度；盐浴过程中，当盐
浴的液面低于初始液面时，则补充基盐，使液面到达初始液面；且每过8小时检测一次氮化
盐的浓度，当氮化盐的浓度低于35%时，按照（35%-化验浓度值）*坩埚中的盐浴总重量/100
计算加入再生盐；比如当化验浓度为31%，坩埚中盐浴总重量为100kg时，要加入的再生盐的
量为（35-31）*100/100=4kg；若盐浴8小时后液面仍未降低，则进行捞渣，捞渣后观察液面并
检测再生盐浓度，按照上述方法补充基盐或者再生盐，或者同时补充。
S105：回火：将所述盐浴后的模具用80℃的水清洗，然后将清洗后的模具放入回火
炉，随炉降温至360℃保温1小时后，再降温至200℃保温2小时，然后出炉空冷至100℃；
S106：清洗：将所述回火后的模具进行清洗，并检查硬度。
实施例4
本实施例提供一种5CrNiMo模具碳氮硫共渗热处理工艺，所述热处理工艺包括如下工
艺步骤：
S1011：预热：将粗车处理后的模具加热至580℃，保温3小时；
S1012：升温：将所述预热处理过的模具继续升温至850℃；
S1013：淬火：将所述升温处理后的模具在850℃下保温6小时后预冷至790℃，然后油冷
至190℃出油利及回火；
S1014：回火：将所述淬火处理后的模具放炉中升温至260℃，保温5小时，然后继续升温
至460℃，保温7小时，再降温至150℃出炉；
S1015：冷却：将所述回火处理后的模具空冷至室温
S102：精车加工：将上述冷却处理后的模具进行精车加工，获取精车成品模具；
S103：预热：将所述精车成品模具加热至360℃，保温1小时；
S104：盐浴：将预热后的模具加热至520℃，保温180min，然后将模具放入不锈钢坩埚中
盐浴2小时，所述不锈钢坩埚中有在580℃条件下融化并保持10小时的基盐和再生盐的混合
物，其再生盐浓度为35%，且所述熔融盐的液面高度高于模具的工件深度；盐浴过程中，当盐
浴的液面低于初始液面时，则补充基盐，使液面到达初始液面；且每过8小时检测一次氮化
盐的浓度，当氮化盐的浓度低于35%时，按照（35%-化验浓度值）*坩埚中的盐浴总重量/100
计算加入再生盐；比如当化验浓度为33%，坩埚中盐浴总重量为100kg时，要加入的再生盐的
量为（35-33）*100/100=2kg；若盐浴8小时后液面仍未降低，则进行捞渣，捞渣后观察液面并
检测再生盐浓度，按照上述方法补充基盐或者再生盐，或者同时补充。
S105：回火：将所述盐浴后的模具用80℃的水清洗，然后将清洗后的模具放入回火
炉，随炉降温至360℃保温1小时后，再降温至200℃保温2小时，然后出炉空冷至100℃；
S106：清洗：将所述回火后的模具进行清洗，并检查硬度。
将采用上述实施例1至实施例4所述的热处理方法处理过的模具与常规热处理方
法处理过的模具（对照组）分别进行硬度检测，检测结果如下表所示：
表1：硬度检测对比表
将采用上述实施例1至实施例4所述的热处理方法处理过的模具分别制备试样进行金
相组织观察，表面为灰白亮色合金混合组质和过度层，内为马氏体组质。采用本发明提供的
5CrNiMo模具碳氮硫共渗热处理工艺处理过的5CrNiMo从动锥齿轮模具，硬度可达到HRC50，
与常规热处理后的硬度为HRC40- HRC40相比，有明显提高，采用本发明的热处理工艺处理
过的模具锻打2402N4-026被动锥齿轮1300件时模膛无变形，光亮如新，未经盐浴渗化的锻
打700件就出现磨损，出现飞边和少量疲劳纹，使用本发明的工艺处理过的模具寿命提高了
60%以上；盐浴过程中的渗层厚度：1小时盐浴可达到0.1mm，2小时0.2mm；本发明热处理工艺
处理后的模具表面干净光滑、呈灰白色、用后光亮；内金相可达到：回火索氏体2.5级。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发
明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的
一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明
将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一
致的最宽的范围。