热处理对H13模具钢的性能影响分析

热处理对H13模具钢的性能影响分析

【摘 要】本文分析了预备热处理工艺、回火温度及深冷处理对H13模具钢的性能和模具寿命的影响，研究证明，对成分偏析且锻造不足的H13钢，适当提高回火温度可在一定程度上减少带状组织，对该种钢材热处理前进行扩散退火+球化退火预先热处理，能更有效改善其金相组织，较大幅度提高材料的冲击韧度；深冷处理后，残余奥氏体转变为马氏体，同时碳化物分布更加细小、均匀，可进一步提高H13钢的力学性能。

【关键词】热处理；H13；模具寿命

1 引言

H13钢是一种典型的热作模具钢，具有良好的热强性、红硬性、较高的韧性和抗热疲劳性能及抗热裂能力，是一种强韧兼有的空冷硬化型热作模具用钢，适用于制造压铸模、挤压模、热切边模、热锻模具等。由于H13钢良好的性价比及工艺性能，目前该钢种已成为国内外应用最广泛的热作模具钢种之一。

为了充分发挥H13 钢的优异性能，钢坯在热处理前都必须严格按工艺要求进行锻造，要求总锻造比≥3，内镦粗比>2，通过多次镦粗和拔长，以达到提高锻件致密度，改变锻件流线方向，改善碳化物的均匀分布状况的目的。

由于冶金品质和锻造工艺没有达标，部分国产H13钢会出现成分偏析、带状组织严重等现象。用此类材料制造的模具，经常规工艺处理后，常常出现早期失效。因此，有必要改善热处理工艺。在此次研究中，通过改进预备热处理及淬火、回火工艺，探讨热处理工艺改进对H13 钢显微结构和力学性能的影响。

2 实验与数据采集

实验选用某厂生产的H13钢试样，经测定，其化学成分（质量分数，%）为： 0.40C，0.87Si，0.28Mn，0.021S，0.018P，5.0Cr，1.25Mo，0.92V，成分符合GB1299-1985 标准，未经热处理时硬度检查为15HRC，冲击韧度为18.5J/cm2。金相检验结果显示（见图1） ，组织中存在严重的成分偏析及带状组织。

将材料制成标准U型缺口试样，放入充有氩气保护气氛的密封石英玻璃管中，在箱式炉中进行加热。淬火前组织等级参照ISODISC标准评定；带状组织等级参照1984年冶金、机械部高碳铬轴承钢临时供货协议YJZ84评定。

3 试验采用的工艺及结果对照

试验工艺及结果见表1，各工艺得到的组织见图2。将表1 中的工艺3、4 应用于铝合金压铸模（ 452mm x 312mm x 170mm） ，编号分别为A、B，另一执行常规热处理工艺的同样的模具，编号为C。

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