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H13鋼是美國標(biāo)準(zhǔn)ANSI鋼號,相當(dāng)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(jié)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。
Cr的影響:Cr能與碳結(jié)合形成特殊碳化物,當(dāng)鉻的碳化物固溶于奧氏體中,可以提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性。當(dāng)它固溶于馬氏體中有助于提高其回火能力,促進(jìn)二次硬化效應(yīng),較多的Cr主要目的是提高H13鋼的淬透性、高溫強(qiáng)度和抗高溫氧化能力[2]。
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(wěn)定性和耐磨性。
Si的影響:提高鋼的強(qiáng)度、硬度及耐回火性,同時弱化熱處理爐內(nèi)氧化氣氛。
V的影響:降低鋼的過熱敏感性,提高鋼的回火穩(wěn)定性及二次硬化效應(yīng),彌散分布的碳化釩質(zhì)點(diǎn)能大大提高鋼的耐磨性。
熱處理溫度、冷卻方式?jīng)Q定于鋼的臨界轉(zhuǎn)變點(diǎn)與等溫轉(zhuǎn)變圖。1)H13鋼臨界點(diǎn):Ac1,℃,Ac3:910℃。2)冷卻轉(zhuǎn)變臨界點(diǎn):Ar1,700℃;Ar3,820℃;Ms,335℃。3)奧氏體化溫度:1010℃
為了對H13鋼鍛件消除應(yīng)力、改善組織、細(xì)化晶粒、降低硬度、便于機(jī)加工,需要進(jìn)行退火處理。H13合金元素較多,加熱時轉(zhuǎn)變較慢,故不能用常規(guī)退火而應(yīng)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(xì)粒狀珠光體組織。高溫球化退火溫度應(yīng)稍高于鋼的加熱臨界點(diǎn)溫度Ac1,在該溫度下進(jìn)行保溫,有利于保留未溶碳化物質(zhì)點(diǎn),到冷卻過程中這些質(zhì)點(diǎn)即可成為粒狀組織的晶核,保證得到均勻細(xì)小的粒狀組織。
球化退火的冷卻過程中應(yīng)該在相變點(diǎn)Ar區(qū)域等溫處理,促使細(xì)粒狀珠光體形成并有助于碳化物聚集為細(xì)小顆粒,從而降低硬度,便于機(jī)加工。
淬火溫度選擇1030℃能獲得硬度5455HRC,超過1040℃晶粒開始長大。故推薦熱處理溫度范圍℃。同時應(yīng)特別注意出爐時應(yīng)預(yù)冷至Ac3以上2030℃(℃)以減小應(yīng)力集中,從而避免開裂h13模具鋼產(chǎn)自哪里。
為了消除應(yīng)力并提高H13鍛件高溫下的韌性必須進(jìn)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?;鼗饻囟?580±20)℃獲得硬度4752HRC?;鼗鸷蟮慕M織為回火馬氏體和少量粒狀碳化物。
1)原材料的檢驗(yàn):需做宏觀缺陷檢查,及時發(fā)現(xiàn)諸如夾渣、中心縮孔、折疊、表面裂紋等缺陷。
2)鍛件鍛后應(yīng)隨爐冷卻或緩冷,并及時進(jìn)行退火處理。
3)因H13鋼易氧化脫碳,故鍛模坯應(yīng)適當(dāng)增加加工余量以免淬火后發(fā)生軟點(diǎn)。
4)模具返工必須進(jìn)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(yīng)嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書執(zhí)行操作。
[1]趙昌盛.模具材料及熱處理手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008:337.
[2]美國金屬學(xué)會.金屬手冊[M].第9版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991:127-128.蘇州東锜精密模具材料有限公司是一家集模具鋼材銷售、配套機(jī)加工、熱處理、PVD涂層處理和產(chǎn)品失效分析服務(wù)為一體的公司。以中國制造2025為綱領(lǐng),堅(jiān)持“創(chuàng)新驅(qū)動、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本”的基本方針。立足蘇州,走向全國。
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