通過熱處理，H13模具鋼可獲得高韌性、紅硬性、強斷裂韌性等優(yōu)質(zhì)性能。從H13鋼的化學(xué)成分分析出發(fā)，表明采用高溫球化退火、淬火和二次淬火，帶來了工藝數(shù)據(jù)，并在結(jié)果中提出了生活實踐中獲得的五種經(jīng)驗。
前言
H13鋼是一種廣泛應(yīng)用于世界各地的熱作模具鋼。它用于制造壓鑄模具、熱鍛模具和擠壓模具，因為它具有良好的斷裂韌性、耐磨性、可塑性和熱硬性。本文介紹了H13鋼改鍛后的熱處理方法。
H13 鋼鐵是美國國家標準ANSI鋼號，相當于中國GB/T1299里的4Cr5MoSiV1。含有Cr的H13鋼、Mo、Si、V 等待合金元素[1]，見表1，除Si元素不產(chǎn)生滲碳體外，Cr、Mo、三種原素都會與碳融合產(chǎn)生獨特的滲碳體，這種獨特的滲碳體可以提高鋼的耐火性。
表1 H13磨具鋼的化學(xué)成分
Cr的影響：Cr可以與碳融合產(chǎn)生獨特的滲碳體，當鉻滲碳體固溶于奧氏體時，可以提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性。當其固溶于奧氏體時，有助于提高其淬火水平，促進二次硬化效果。更多Cr的主要目的是提高H13鋼的淬透性，高溫強度和抗高溫氧化性[2]。
Mo的影響：Mo都是滲碳體產(chǎn)生的原素，在H13鋼中可以提高鋼的回火穩(wěn)定性和耐磨性。
Si的影響：在降低熱處理爐內(nèi)氧化氣氛的同時，提高鋼的強度、強度和耐火性。
V的影響:降低鋼的超溫敏感性，提高鋼的回火穩(wěn)定性和二次硬化效用，彌漫分布的炭化釩質(zhì)點可以大大提高鋼的耐磨性。
熱處理溫度，冷卻方法取決于鋼材的臨界變化點和等溫變化圖。1)H13 鋼鐵零界點：Ac1，850~8850 ℃，Ac3：910 ℃。制冷變化零界點：Ar1,700℃;Ar3，820 ℃;Ms，335 ℃。奧氏體化溫度：1 010 ℃
為消除應(yīng)力，改進機構(gòu)，細化晶粒，降低強度，便于加工H13鋼鍛件，應(yīng)進行退火處理。H13 合金元素多，加熱時變化慢。因此，應(yīng)使用高溫球化退火，而不是基本淬火，使合金滲碳體產(chǎn)生均勻的顆粒狀體，從而獲得細顆粒珠光體機構(gòu)。高溫球化退火溫度應(yīng)略高于鋼的加熱零界點溫度Ac1。在這種情況下進行保溫，有利于保存不溶性滲碳體質(zhì)點。在制冷過程中，這種質(zhì)點可以成為粒狀組織的晶核，以確保獲得對稱微小的粒狀組織。
在球化退火的制冷過程中，需要在相變點Ar地區(qū)等溫解決，促進細粒珠光體的產(chǎn)生，有利于滲碳體聚集成細小顆粒，從而降低強度，便于機械加工。
H13鋼具有良好的淬透性，對150以下 Mm厚的零件油淬能達到對稱硬度。但是因為鋼中含有Mn、Si原素易導(dǎo)致氧化和滲碳。建議使用鹽浴、可控氣氛熱處理、真空熱處理等，也可采用覆蓋層或涂料進行防滲碳維護。
選擇1淬火溫度 030 ℃ 可以獲得54~55的強度 HRC，超出1 040 ℃晶體逐漸生長。因此推薦熱處理溫度類別1 030~1 040 ℃。在公布時要特別注意預(yù)冷到Ac3。 之上20~30 ℃(950~980 為了減少應(yīng)力，從而減少干裂。
為消除應(yīng)力，提高H13鍛件在高溫下的韌性，必須進行高溫回火。采用H13鋼中合金元素具有良好的耐回火性和二次硬化作用，選擇二次淬火可以延長模具的使用壽命?；鼗饻囟?580±強度為47~520℃ HRC。回火馬氏體和少許粒狀滲碳體是淬火后的組織。
熱處理后，H13鋼具有良好的紅硬度、高溫韌性和耐熱性。為確保熱處理質(zhì)量，生產(chǎn)中應(yīng)注意以下幾點：
原料檢測：要做宏觀缺陷檢測，盡早發(fā)現(xiàn)焊瘤、核心縮松、伸縮、表面裂紋等缺陷。
鍛造后應(yīng)隨爐制冷或緩冷，并及時退火處理。
由于H13鋼易氧化滲碳，所以鍛模坯盡量增加加工余量，防止淬火后出現(xiàn)軟點。
四是磨具返修必須在低溫退火后才能再次淬火，以免造成干裂。
在熱處理過程中，應(yīng)嚴格按照操作說明書進行操作。
[1] 趙昌盛.模具材料及熱處理手冊[M].北京：2008年機械工業(yè)出版社: 337.
[2] 美國金屬協(xié)會. 金屬指南[M]. 第9版.北京： 1991年機械工業(yè)出版社：127-128.
