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消除H13模具钢网状碳化物的热处理工艺研究

时间:2019-10-25

H13模具钢是从美国进口的H13空气硬化热作模具钢,其等级为4Cr5MoSiV1,执行标准为GB/T1299-2000,因为它属于C-Cr-Mo-Si-V钢,具有较高的热强度,良好的韧性和耐冷热疲劳性,不易产生热疲劳裂纹,是一种坚韧而热作的模具钢,用途广泛,主要用于制造高冲击负荷的锻模,热挤压模,精密锻造模,铝,铜及其合金压铸模。 H13钢模具生产的压铸件的外观质量比其他模具好得多,因此在市场上很受欢迎。

但是,由于H13是中碳钢,并且钢中Cr,Mo和V等强碳化物形成元素的含量很高,因此在锻造和热处理过程中可能会出现大量晶间碳化物,从而影响模具。影响性能和使用寿命。因此,寻找H13模具钢网状碳化物的有效控制措施,探索合理的H13球化退火工艺是需要解决的关键问题。

H13模具钢的化学成分特征:

1)质量分数为0.32%至0.45%的中碳,以确保高硬度,高韧性和高抗热疲劳性。

2)添加更多元素以提高淬透性,Cr,Mn,Si,Mn可以改变钢固化过程中形成的氧化物的性质和形状,并避免在晶界形成低熔点FeS。 MnS具有一定的可塑性消除了S的有害影响,提高了H13的热加工性,而Cr和Si可以提高回火稳定性。

3)添加引起二次硬化的元素Mo和V可以有效地防止第二种回火脆性并改善回火稳定性。

研究发现,H13钢的退火组织中出现碳化物网络的原因有两个:一是锻造组织中奥氏体晶界中存在细小的二次碳化物,而高温加热过程中碳化物锻造后,网孔未完全熔化,并在球化退火过程中被保留;第二个原因是锻造后的高温加热后淬火冷却速度很慢,过饱和奥氏体可能在冷却过程中沿晶界析出二次碳化物,发生球化。在此过程中,碳化物进一步析出并增稠。淬火+回火后,退火结构中现有的碳化物网络虽然很少形成完全封闭的网络,但网格通常较粗糙,可以通过用硝酸乙醇溶液蚀刻地面来观察到白色网络,使用热染色。可以更好地提高其清晰度。这种碳化物会严重影响模具钢的冲击韧性和各向同性,导致模具过早失效。

实验表明,对最终锻造温度的控制不力,锻造后的加热温度低以及加热后的冷却速度慢,会在H13模具钢结构中造成大量网状碳化物,影响其性能和使用寿命。模具和加热温度越高,淬火冷却强度越大,通过球化退火获得的退火微观结构越均匀,网络碳化物越少,无缺口冲击性能越好。试验发现,锻造后,在约1100℃的高温下加热,然后快速冷却可以有效避免并消除网状碳化物,从而获得均匀,理想的退火组织和性能。

tags:H13模具钢热处理

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