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H13模具钢热处理工艺能有效防止热疲劳、龟裂、早期断裂
日期:2018-7-2 15:18:35    阅读:

H13模具钢是热作模具钢也有很多称为铝合金压铸模具钢,顾名思义就是在高温条件下生产的一种模具钢材,此h13模具钢必须经过热处理才能体现材料的最佳性能,所以今天我们分享了一篇文章是关于h13热处理的,希望对客户能有所帮助!
 随着国民经济的快速发展,制造业对模具的需求也越来越多,模具钢也随之得到了快速
的发展。综合性能优质的模具钢对于工业的发展和人民生活水平的提高意义重大H13钢是C一Cr一Mo一Si一V型热作模具钢,在热锻模、压铸模、热挤压模等领域应用最为广泛,是美国国家标准ANSI钢号,相当于日本的SKD61钢、瑞典的ASSAB8407钢。H13钢在温下具有优良的冲击韧性、延展性、耐磨性以及红硬性。但在实际生产过程中,H13钢存在着热疲劳、龟裂、早期断裂等失效形式。由于热处理对于改善钢的性能有着重要的影响,可以有效改善其抗热疲劳性能,同时获得良好的强度和韧性,因此,有必要对H13钢的热处理工艺参数进行深入的探索,以优化热处理工艺,进而改善其综合性能。
1.2热处理工艺
    用H13钢生产模具时,往往都要经过退火、淬火和回火热处理工艺。
    1)退火
    H13钢锭锻造后,若未能即时进行相应的退火处理,而直接放置在空气中冷却,其表面
将会出现裂纹。为了消除该缺陷,当锻件在空气中冷却到500℃时,将其送入加热炉中升温
到880℃并保温4 h,然后随炉缓冷至750 0C并保温4h,再随炉缓冷至550 0C,随后空冷到室温,即等温球化退火。球化退火处理有利于消除锻件的各向异性,其碳化物颗粒细小,分布弥散,显微组织均匀。H13钢原始显微组织如图1所示。从图1中可以看出,其原始组织分布不均匀,存在网状结构,碳化物偏析严重,这对于H13钢的性能及后续的热处理工艺的开展都是极为不利的。H13钢等温球化退火后的显微组织如图2所示。从图2中可以看
出,H13钢经退火后,其退火组织为球状珠光体和少量颗粒状碳化物。热处理硬度达到HBW 175(硬度检测取样方法如图3所示,在所分析截面上取17个点,取平均值为试样的硬度值),此时试样具有较好的加工性能,可为后续热处理做好准备。
    2)预热
    在H13钢热处理实验中,首先将钢样分别在600℃和800℃温度下预热1 h,随后再
升温到相应的奥氏体化温度。分阶段进行预热是为了避免升温太快而导致模具变形,此外,还有助于促进奥氏体的均匀化。
    3)淬火
    为了在淬火后可以得到均匀而细化的马氏体组织,淬火温度的确定应该以获得均匀而
细小的奥氏体晶粒为依据。在奥氏体粗化行为不太显著的前提下,为了促进碳化物固溶,使奥氏体中碳和合金元素的固溶量增加,可以考虑适当升高淬火加热温度。淬火温度的升高,既有利于改善H13钢的淬透性以及淬硬性,又有利于弥散和细小的碳化物在后续的回火过程中的再析出。这对于改善H13钢的热疲劳性和回火稳定性都是非常有益的。
    相关研究表明,淬火加热温度越高,碳化物固溶的热力学条件越有利,当淬火加热温度
达到1100C,保温1.5 h时,H13钢中基本不存在未溶碳化物。虽然这有利于改善微观组织的稳定性,但是在随后的回火过程中,对于碳化物的再析出却极为不利。其原因在于,经淬火处理后的未溶碳化物可以作为回火过程中碳化物再析出时的形核核心,对回火过程中碳化物的非自发形核有着较大的促进作用。如果淬火加热温度过高,形核核心数量会大大减少,而且还会导致奥氏体的粗化。当淬火加热温度超过1070℃后,奥氏体晶粒会出现显著的粗化行为。因此,本次实验选取淬火加热温度为1050C,保温时间为4 h,冷却方式为油冷。这样既能确保奥氏体化过程中晶粒粗化不明显,还能有效改善H13钢显微组织的稳定性、淬透性以及淬硬性。同时,那些未溶的均匀而细小的碳化物还可以作为回火过程中碳化物再析出时的形核核心。
    4)回火
    对于H13模具钢来说,均匀分布在基体上的细小碳化物可以有效强化其显微组织。
所以,在淬火后要进行回火处理。回火过程中,组织和碳化物的转变对H13钢的许多性
能都有着重要的影响。由于H13钢中的合金元素具有优良的二次硬化作用以及耐回火性,因而回火处理有助于淬火时固溶的碳化物部分弥散再析出。H13钢淬火后的显微组织是板条马氏体+残留奥氏体+未溶碳化物[为了去除淬火时产生的热应力以及残留奥氏体,同时确保马氏体韧性化,进行多次高温回火是必要的。研究表明,随着回火次数的增多,H13钢的硬度降低和冲击功提高,即韧性越好。对于H13钢来说,其回火组织要求在工作温度条件下能够保证充分的强度、硬度·耐磨性以及优良的韧性。经过综合考虑,本次实验在淬火温度降到150一18 00C后送入回火炉回火2次,保温2 h。第1次回火温度取600 0C,第2次回火温度取580 0C o经回火处理后,H13钢的显微组织为回火马氏体+微量颗粒状碳化物.
  2. 1对硬度的影响
      试样分析面各点的硬度值经热处理优化后,试样平均硬度为HRC  46. 5,最小硬度为HRC45 . 3,偏差仅为1. 8。试样钢截面整体硬度比较均衡,且硬度值全部处于最适合使用的硬度区间HRC 44一 48.
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