分析热处理对H13模具钢性能的影响

分析热处理对H13模具钢性能的影响[摘要]本文分析了初步热处理工艺，回火温度和低温处理对H13模具钢性能和模具寿命的影响. 研究证明，H13钢，适当提高回火温度可以在一定程度上降低钢带组织. 对这种钢在热处理之前进行扩散退火+球化退火可以有效改善其金相组织并大大增加材料的冲击力. 韧性;经过低温处理后，残余奥氏体转变为马氏体，碳化物分布更加细密均匀，可以进一步提高H13钢的力学性能. 【关键词】热处理； H13;模具寿命1简介H13钢是一种典型的热作模具钢，具有良好的热强度，红色硬度，高韧性，耐热疲劳性和耐热裂性. 具有强度和韧性的风冷硬化型热作模具钢，适用于制造压铸模，挤压模，热刃模，热锻模等. 由于H13钢具有良好的性价比和加工性能，它具有成为使用最广泛的热作模具钢之一. 为了充分发挥H13钢的优异性能，必须严格按照工艺要求对钢坯进行锻造，然后再进行热处理. 需要总锻造比≥3，内部up锻比> 2. 密度，目的是改变锻件的流线方向并改善碳化物的均匀分布. 由于冶金质量和锻造工艺不符合标准，一些国产H13钢会出现成分偏析和严重的带状现象.

用这种材料制成的模具在经过常规工艺处理后通常会早期失效. 因此，有必要改进热处理工艺. 本研究通过改进预热处理和淬火回火工艺，探讨了热处理工艺改进对H13钢组织和力学性能的影响. 2实验和数据收集实验选择某厂生产的H13钢样品，化学成分（质量分数，％）确定为: 0.40C，0.87Si，0.28Mn，0.021S，0.018P，5.0Cr 1.25Mo，0.92V，组成符合GB1299-1985标准，未经热处理的硬度测试为15HRC，冲击韧性为18.5J / cm2. 金相检查的结果表明（见图1），组织中存在严重的成分分离和条带. 将该材料制成标准的U形缺口样品，放入装有氩气保护气氛的密封石英玻璃管中，然后在箱式炉中加热. 淬火前的结构等级应根据ISODISC标准进行评估；带状组织的等级应根据1984年冶金和机械部高碳铬轴承钢的临时供货协议YJZ84进行评估. 3试验过程和结果的比较试验过程和结果表1中显示了每个过程的组织. 表2中显示了每个过程的组织. 表1中的过程3和4分别应用于铝合金压铸模具（452mm x 312mm x 170mm），编号分别为A和B，另一个执行常规热处理工艺的同一模具编号为C.

4讨论4.1带偏析对模具寿命的影响H13钢原料是经过球化退火处理后的球化组织. 组织中的粒状碳化物沿晶界网络严重偏析和沉淀. 在碳化物聚集区，碳和合金元素含量较高，Ms点较低，回火稳定性较高. 用常规方法淬火后，残余奥氏体更多，而回火使之变形. 图2a中的白色区域显示了残余奥氏体的能带结构和回火马氏体结构不足. 乐队等级为5，属于最严重的等级. 4.2初步热处理的作用表3显示了在不同热处理工艺下样品性能的测试结果. 可以看出h13模具钢回火，3#和5#工艺已经进行了“扩散退火+球化”的初步热处理. 在模具材料的热处理之前进行“退火”. 与没有进行初步热处理的样品相比，相同的淬火和回火热处理工艺条件. 接下来，经受了初步热处理的样品的冲击韧性显着提高. H2钢的高温扩散退火可以在一定程度上降低原始退火状态下碳化物的不均匀分布，然后进行热处理可以在更大程度上消除带状组织，如图2（c）和（ d）材料的冲击韧性大大提高. 4.3回火温度的影响H13钢经常规工艺处理后，由于存在回火不足的带状结构，测得的冲击韧性甚至低于未处理的原材料.

提高回火温度可以促进残余奥氏体的转变和马氏体的回火过程，并且提高了冲击韧性. 在630°C时，带状结构被完全消除（图2d）. 影响值最大. 但是，由于其他部分的过度回火，会出相组织. 试验结果证明，与未进行低温处理的样品相比，低温处理显着提高了模具材料的硬度，但降低了冲击韧性. 这可能是因为，当进行低温处理时，淬火后的大量残余奥氏体转变为马氏体，这将产生大的相变应力，并可能在淬火组织中产生微裂纹. 这些微裂纹承受冲击载荷. 在这种作用下h13模具钢回火，发生的低能量膨胀会导致冲击韧性降低. 5结论（1）对于成分偏析的H13钢，常规热处理后会发生热处理不足和残余奥氏体组织的现象，降低了热疲劳性能，造成模具早期的热疲劳破坏.

（2）适当提高回火温度可以消除H13钢的带状组织，但是最好通过扩散退火和球化退火进行预热处理. （3）H13钢保温时间长或回火温度过高，易出压铸模具的开裂分析[J]. 金属热处理，2002（12）. [2]蔡美良. 新型模具钢的冶金热处理[M]. 北京: 机械工业出版社，2000.

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