H13模具鋼的綜合性能的提升

H13鋼以其高的淬透性、強(qiáng)韌性和熱疲勞性能在國(guó)內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用,用于制作熱擠壓模、鋁合金壓鑄模、熱鍛模等,是當(dāng)前世界范圍內(nèi)使用最廣泛的熱作模具鋼之一。
H13鋼在服役過(guò)程中必須承受很大的沖擊力和較大的摩擦、磨損、塑性變形、熱疲勞、機(jī)械性破壞,因此,要求H13鋼具有抵抗這些現(xiàn)象的特性。與進(jìn)口H13鋼相比,國(guó)產(chǎn)H13鋼仍然存在很多不足,帶狀偏析較為嚴(yán)重,模具在使用過(guò)程中過(guò)早的出現(xiàn)龜裂,使用壽命不高,橫向沖擊韌性較低等。由此提高H13鋼的等向性研究具有重要意義。

在鋼的化學(xué)成分不變的情況下,熱處理過(guò)程是改變它們的組織和結(jié)構(gòu)的最有效方法。對(duì)于H13鋼,從原始的鑄態(tài)組織枝晶偏析到可以供貨的均勻球化珠光體組織,其組織演變是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。通過(guò)高溫?cái)U(kuò)散可以改善H13鋼組織中合金元素偏析情況,同時(shí)H13鋼鑄錠中存在孔洞型缺陷會(huì)減弱高溫?cái)U(kuò)散效果,采用高溫?cái)U(kuò)散前鍛造技術(shù)對(duì)H13鋼進(jìn)行預(yù)處理,可以消除這些孔洞缺陷,從而加強(qiáng)高溫?cái)U(kuò)散效果。高溫?cái)U(kuò)散后配合超細(xì)化工藝,細(xì)化晶粒,同時(shí)為隨后的等溫球化過(guò)程提供良好的組織準(zhǔn)備,良好的球化組織可以提高淬、回火后H13鋼的韌性。

本文通過(guò)光學(xué)金相顯微鏡、SEM、TEM、能譜分析、相分析等試驗(yàn)方法,研究了高溫?cái)U(kuò)散對(duì)H13鋼中元素偏析、球化組織的影響,并由此比較高溫?cái)U(kuò)散對(duì)H13鋼最終淬、回火態(tài)沖擊韌性的影響,借助Thermo-calc熱力學(xué)計(jì)算軟件探索了淬、回火態(tài)試樣碳化物析出長(zhǎng)大規(guī)律,優(yōu)化H13鋼的強(qiáng)韌化熱處理工藝,以指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。

本研究以非真空感應(yīng)爐冶煉+電渣重熔(ESR)生產(chǎn)的H13鋼錠為實(shí)驗(yàn)原材料,通過(guò)分析,主要得出以下結(jié)論：
鑄態(tài)H13鋼組織為粒狀珠光體,心部枝晶偏析較嚴(yán)重,共晶碳化物較多,元素偏析嚴(yán)重,且存在部分孔洞型缺陷。通過(guò)1260℃×8h的高溫?cái)U(kuò)散處理基本消除元素偏析,減輕了帶狀偏析,為等溫退火做了良好的組織準(zhǔn)備。