热作模具钢----H13

H13是一种空冷硬化的热作模具钢，也是所有热作模具钢中使用最广泛的钢号之一。该钢具有较高的热强度和硬度；在中温条件具有很好的韧性、热疲劳性能和一定的耐磨性，在较低的奥氏体化温度条件下空淬，热处理变形小，空淬时产生氧化铁皮的倾向小，而且可以抵抗熔融铝的冲蚀作用。（1）具有高的淬透性和高的韧性；（2）优良的抗热裂能力，在工作场合可予以水冷；（3）具有中等耐磨损能力，还可以采用渗碳或渗氮工艺来提高其表面硬度，但要略为降低抗热裂能力；（4）因其含碳量较低，回火中二次硬化能力较差；（5）在较高温度下具有抗软化能力，但使用温度高于540℃（1000℉）硬度出现迅速下降（即能耐的工作温度为540℃）；（6）热处理的变形小；（7）中等和高的切削加工性；（8）中等抗脱碳能力。更为令人注意的是,它还可用于制作航空工业上的重要构件。钢号CSiMnCrMoVPSH130.32~0.450.80~1.200.20~0.504.50~5.501.10~1.750.80～1.20≤0.30≤0.30H13是热作模具钢。执行标准GB/T1299—2000。统一数字代号A20502；牌号4Cr5MoSiV1；铬：铬在钢中可形成铬的碳化物，能提高钢的高温强度和耐磨性，使C曲线右移，提高钢的淬透性和回火稳定性。铬和其他碳化物形成元素一起提供给钢具有较高的淬透性和好的抗软化能力，所以H13钢在空冷条件下能够淬硬。在6barN2气体真空处理条件下可淬透直径为160mm。但铬的加入会增加碳化物的不均匀程度，致使钢中会出现亚稳定的共晶碳化物，这种碳化物现在国内一般可用高碳铬轴承钢相关标准予以评定。铬含量的提高有利于增加材料的热强度，但对韧度不利。钼：钼也是碳化物形成元素和铬一样，可提高钢的高温硬度和淬透性。此外，钼可以阻碍奥氏体晶粒的长大，从而使晶粒得到细化，减小回火脆性。钒：钒比铬和钼更容易形成碳化物，极少溶入铁的固溶体中。钒的碳化物使钢具有良好的热硬性，并可细化晶粒，提高钢的耐磨性。硅：硅是对铁素体进行置换固溶强化非常有效的元素，仅次于磷，但同时在一定程度上降低钢的韧度和塑性。一般都将硅限制在钢脱氧需要的范围内。如果将Si作为合金元素加入钢中，其量一般不小于0.4%。硅也为提高回火抗力的有效元素。Si降低碳在铁素体中的扩散速度，使回火时析出的碳化物不易聚集，增加回火稳定性。另外，硅易使钢呈现带状组织，使钢的横向性能比纵向性能差，也使钢的脆性转折温度升高。Si还具有促进钢的脱碳敏感性，但Si有利于高温抗氧化性的提高。锰:锰可以改变钢在凝固时所形成的氧化物的性质和形状。同时它与S有较大的亲合力，可以避免在晶界上形成低熔点的硫化物FeS，而以具有一定塑性的MnS存在，从而消除硫的有害影响，改善钢的热加工性能。Mn具有固溶强化作用，从而提高铁素体和奥氏体的强度和硬度，虽然其固溶强化效果不及碳、磷和硅，但其对钢的延展性几乎没有影响。在铁素体-珠光体型钢中Mn是唯一可使屈服强度增加又使冷脆转变温度变化最小的合金元素。将材料锻造后加工成金相、冲击、拉伸和断裂韧度试样。淬火加热在盐浴炉中进行，两种热处理方案。方案一为常规处理方法：退火800～850℃，1040℃淬火+600℃回火，回火两次，工艺曲线如图1所示。方案二为细化处理：预热850～870℃，1150℃淬火/720℃℃+1050℃淬火+600℃回火，回火两次，工艺曲线如图2所示。1、H13钢在成分上的发展趋势在改善H13钢的成分方面，目前国际上的趋势是向低Si高Mo方向发展。对于Si量降低的作用有:⑴V形或∧形偏析减轻；⑵宏观组织均匀化；⑶微观凝固组织的树枝晶细化；⑷减少凝固时凝固界面上的成分过冷；⑸共晶碳化物的减少；⑹奥氏体结晶细化；⑺塑性和韧度提高；⑻高温疲劳裂纹扩展速度减小；⑼蠕变裂纹扩展速度减低；⑽淬火冷却抑制贝氏体转变；⑾抗热裂性提高，Si量降低带来的不足是切削性能降低。对于高Mo的优点有:⑴提高淬透性，抑制晶界碳化物的析出和贝氏体转变；⑵提高回火抗力；⑶提高高温强度和高温蠕变强度；⑷提高抗热裂能力；⑸提高韧度；⑹共晶碳化物细化和碳化物分布均匀。关于抑制贝氏体转变：对610mm×203mm×500mm的H13模块经3bar氮气气淬后心部和表面的贝氏体量达70%和40%，而对低Si高Mo的SKD61钢相应仅有2%和1%。这对模具使用寿命提高十分有利。2、H13钢在表面改性方面的发展趋势关于H13钢的表面改性问题,主要归结为3大类：一是通过对H13表面进行渗层处理达到优化性能，统称为表面低温化学热处理；二是通过高能束表面处理来达到改善H13钢性能；三是其它表面处理方法。谢谢大家