通過(guò)熱處理，H13模具鋼可獲得高韌性、紅硬性、強(qiáng)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(lái)了工藝數(shù)據(jù)，并在結(jié)果中提出了生活實(shí)踐中獲得的五種經(jīng)驗(yàn)。
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?yàn)樗哂辛己玫臄嗔秧g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(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ANSI鋼號(hào)，相當(dāng)于中國(guó)GB/T1299里的4Cr5MoSiV1。含有Cr的H13鋼、Mo、Si、V 等待合金元素[1]，見(jiàn)表1，除Si元素不產(chǎn)生滲碳體外，Cr、Mo、三種原素都會(huì)與碳融合產(chǎn)生獨(dú)特的滲碳體，這種獨(dú)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(dú)特的滲碳體，當(dāng)鉻滲碳體固溶于奧氏體時(shí)，可以提高過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性。當(dāng)其固溶于奧氏體時(shí)，有助于提高其淬火水平，促進(jìn)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(qiáng)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(shí)，提高鋼的強(qiáng)度、強(qiáng)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(diǎn)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(diǎn)和等溫變化圖。1)H13 鋼鐵零界點(diǎn)：Ac1，850~8850 ℃，Ac3：910 ℃。制冷變化零界點(diǎn)：Ar1,700℃;Ar3，820 ℃;Ms，335 ℃。奧氏體化溫度：1 010 ℃
為消除應(yīng)力，改進(jìn)機(jī)構(gòu)，細(xì)化晶粒，降低強(qiáng)度，便于加工H13鋼鍛件，應(yīng)進(jìn)行退火處理。H13 合金元素多，加熱時(shí)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(xì)顆粒珠光體機(jī)構(gòu)。高溫球化退火溫度應(yīng)略高于鋼的加熱零界點(diǎn)溫度Ac1。在這種情況下進(jìn)行保溫，有利于保存不溶性滲碳體質(zhì)點(diǎn)。在制冷過(guò)程中，這種質(zhì)點(diǎn)可以成為粒狀組織的晶核，以確保獲得對(duì)稱微小的粒狀組織。
在球化退火的制冷過(guò)程中，需要在相變點(diǎn)Ar地區(qū)等溫解決，促進(jìn)細(xì)粒珠光體的產(chǎn)生，有利于滲碳體聚集成細(xì)小顆粒，從而降低強(qiáng)度，便于機(jī)械加工。
H13鋼具有良好的淬透性，對(duì)150以下 Mm厚的零件油淬能達(dá)到對(duì)稱硬度。但是因?yàn)殇撝泻蠱n、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(jìn)行防滲碳維護(hù)。
選擇1淬火溫度 030 ℃ 可以獲得54~55的強(qiáng)度 HRC，超出1 040 ℃晶體逐漸生長(zhǎng)。因此推薦熱處理溫度類別1 030~1 040 ℃。在公布時(shí)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(jìn)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(zhǎng)模具的使用壽命?；鼗饻囟?580±強(qiáng)度為47~520℃ HRC?；鼗瘃R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(diǎn)：
原料檢測(cè)：要做宏觀缺陷檢測(cè)，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(shí)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(diǎn)。
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(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按照操作說(shuō)明書(shū)進(jìn)行操作。
[1] 趙昌盛.模具材料及熱處理手冊(cè)[M].北京：2008年機(jī)械工業(yè)出版社: 337.
[2] 美國(guó)金屬協(xié)會(huì). 金屬指南[M]. 第9版.北京： 1991年機(jī)械工業(yè)出版社：127-128.
