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公司新聞  
H13模具鋼的熱處理實踐
添加時間:2014-2-17 9:33:17   點擊次數:  1425  次

  H13模具鋼經過熱處理可以獲得優良的性能,諸如高強度、紅硬性及高的沖擊韌性值。從解析H13鋼的化學成分入手,對選用高溫球化退火、淬火及二次回火做了說明,提供了工藝數據,并在結論中給出了生產實踐中獲得的五條經驗。

引言

  H13鋼是國際上廣泛應用的一種熱作模具鋼,因為高溫下具有良好的沖擊韌性、耐磨性、延展性、熱硬性而應用于壓鑄模、熱鍛模及擠壓模的制造。本文介紹的是H13鋼改鍛后的熱處理工藝。

1、鋼的化學成分

  H13 鋼是美國國家標準ANSI鋼號,相當于中國GB/T1299中的4Cr5MoSiV1。H13鋼中有Cr、Mo、Si、V 等合金元素[1],見表1,除了Si元素不形成碳化物,Cr、Mo、V三種元素均會與碳結合形成特殊碳化物,這些特殊碳化物將會提高鋼的耐回火性。

C:0.32~0.45,
Si:0.80~1.20,
Mn:0.20~0.50,
Cr:4.75~5.50,
Mo:1.10~1.75,
V:0.80~1.20,
p≤0.030,
 Cr的影響:Cr能與碳結合形成特殊碳化物,當鉻的碳化物固溶于奧氏體中,可以提高過冷奧氏體的穩定性。當它固溶于馬氏體中有助于提高其回火能力,促進二次硬化效應,較多的Cr主要目的是提高H13鋼的淬透性、高溫強度和抗高溫氧化能力。

  Mo的影響:Mo也是碳化物形成元素,在H13鋼中可提高鋼的回火穩定性和耐磨性。

  Si的影響:提高鋼的強度、硬度及耐回火性,同時弱化熱處理爐內氧化氣氛。

  V的影響:降低鋼的過熱敏感性,提高鋼的回火穩定性及二次硬化效應,彌散分布的碳化釩質點能大大提高鋼的耐磨性。

2、熱處理工藝選擇

2.1、臨界點

  熱處理溫度、冷卻方式決定于鋼的臨界轉變點與等溫轉變圖。1)H13 鋼臨界點:Ac1,850~885 ℃,Ac3:910 ℃。2)冷卻轉變臨界點:Ar1,700℃;Ar3,820 ℃;Ms,335 ℃。3)奧氏體化溫度:1 010 ℃

2.2、退火

  為了對H13鋼鍛件消除應力、改善組織、細化晶粒、降低硬度、便于機加工,需要進行退火處理。H13 合金元素較多,加熱時轉變較慢,故不能用常規退火而應采用高溫球化退火,使合金碳化物形成均勻的粒狀體,得到細粒狀珠光體組織。高溫球化退火溫度應稍高于鋼的加熱臨界點溫度Ac1,在該溫度下進行保溫,有利于保留未溶碳化物質點,到冷卻過程中這些質點即可成為粒狀組織的晶核,保證得到均勻細小的粒狀組織。

  球化退火的冷卻過程中應該在相變點Ar區域等溫處理,促使細粒狀珠光體形成并有助于碳化物聚集為細小顆粒,從而降低硬度,便于機加工。

2.3、淬火

  H13鋼具有良好的淬透性,對小于150 mm厚的零件油淬能夠實現均勻的硬度。但因鋼中含有Mn、Si元素容易引起氧化與脫碳。在生產實踐中,建議采用鹽浴、可控氣氛熱處理、真空熱處理等,也可以用覆蓋物或涂料進行防脫碳?;?。

  淬火溫度選擇1 030 ℃ 能獲得硬度54~55 HRC,超過1 040 ℃晶??汲ご?。故推薦熱處理溫度范圍1 030~1 040 ℃。同時應特別注意出爐時應預冷至Ac3 以上20~30 ℃(950~980 ℃)以減小應力集中,從而避免開裂。

2.4、回火

  為了消除應力并提高H13鍛件高溫下的韌性必須進行高溫回火。利用H13鋼中合金元素良好的耐回火性和二次硬化作用,采用二次回火可提高模具壽命?;鼗鷂露?580±20)℃獲得硬度47~52 HRC?;鼗鷙蟮淖櫓鼗鷴硎咸搴蛻倭苛W刺薊?。

3、結論

  H13鋼在熱處理后具有良好的紅硬性、高溫韌性及抗熱疲勞性。為了確保熱處理的質量,生產中應注意如下幾點:

  1)原材料的檢驗:需做宏觀缺陷檢查,及時發現諸如夾渣、中心縮孔、折疊、表面裂紋等缺陷。

  2)鍛件鍛后應隨爐冷卻或緩冷,并及時進行退火處理。

  3)因H13鋼易氧化脫碳,故鍛模坯應適當增加加工余量以免淬火后發生軟點。

  4)模具返工必須進行低溫退火后方能重新淬火以免造成開裂。

  5)熱處理過程中應嚴格按照作業指導書執行操作。

 
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