转载 H13热作模具钢的热处理 [转载]H13热作模具钢的热处理 2011年10月04日 H13热作模具钢的热处理 测定了H13钢的临界点和退火用TTT曲线，研讨了热处理工艺对H13 安排和功能的影响，实验成果

  明，H13钢在840,860 ?退火，软化作用最好， 在1 020,1 040 ?加热淬火，580,600 ?回火，可满意热作模具钢的硬度要 求。 关键词 H13钢 热处理 硬度 Heat Treatment of Hotworking Die Steel H13 Li Wenxue, Wang Yufeng and Liu Zongchang (Baotou Iron and Steel Institute, Baotou 014010) Abstract The effect of heat treatment process on structure and hardness of steel H13 has been studied by determined critical point and time temperature transformation (TTT) curves of steel H13 for annealing. The results show that the optimum annealing temperature region is 840,860 ? and the 1 020,1 040 ? quenching with 580,600 ? tempering is available to get the requirement hardness for steel H13. Material Index Steel H13, Heat Treatment, Hardness H13钢是美国热作模具钢，钢锭经铸造后，先进行软化退火，加工成 各种热变形模具，再经淬火、回火处理，取得HRC47,51的硬度，可满意热作 模具钢的功能要求。本文对H13钢的热处理工艺及安排进行了研讨。 1 实验用钢及实验

  实验用钢选用抚顺特别钢有限公司锻炼、铸造的H13钢，其化学成分(%)为:0.34 C，0.91 Si, 0.39 Mn,1.34 Mo, 5.11 Cr, 0.91 V。 将实验用钢加工成Φ3 mm×10 mm的胀大试样，用日本产Formastor-Digital全自动相变测量仪，测定了该钢的临界点和退火用TTT曲线，并与淬火用TTT曲线进行了比较。进行退火、淬火、回火工艺实验，用扫描电镜和X射线衍射仪调查其安排确认退火钢中类型及巨细，测定了不同热处理后碳化物 试样的硬度。 2 实验成果及剖析 2.1 实验用钢的临界点和退火用TTT曲线 运用日本产Formastor-Digital全自动相变测量仪，测得了该钢的临界点为: Ac1 835 ?，Ac3 895 ?，Ar1 770 ?，Ms304 ?。 国外材料介绍了H13钢经1 010 ?奥氏体化后的TTT曲线,，这个奥氏体化温度相当于用该钢制作的模具淬火加热温度，在此温度下，较多的碳化物溶入了奥氏体，使奥氏体中合金元素Cr、Mo、V以及C的含量大幅度的进步，奥氏体的安稳性添加。从材料介绍状况看出，淬火用TTT曲线中珠光体的“鼻子”温度约为720 ?，改变开端的时刻约为20 min，终了时刻约为3 h。如此高的奥氏体化温度不适用球化退火。由于，奥氏体化温度越高，奥氏体中碳及合金元素量越多，奥氏体的安稳性越高，越不利于取得较低的退火硬度，并且实践退火时刻延伸，不利于生产率的进步。所以要测定、研讨H13钢退火用TTT曲线。本文将奥氏体化温度定为880 ?，测定的H13钢退火用TTT曲线钢退火用TTT曲线 Time temperature transformation diagram of steel H13 for annealing 由图1可见，H13钢退火用TTT曲线归于两个“鼻子”的类型。由于这种钢中含有较多的Cr、Mo、V，这些元素在加热时溶入奥氏体，可推延过冷奥氏体的分化,2,。一起，它们还影响过冷奥氏体的分化温度，使珠光体改变区移向较高温度，使贝氏体改变温度下降，呈现了一个处于 中心部位的过冷奥氏体安稳区。退火用TTT曲线中珠光体改变的“鼻子”温度约为750 ?，时刻为30 s，终了时刻为250 s,有利于退火软化钢材。 测定的H13钢临界点和退火用TTT曲线，为球化退火工艺的制定供给了依据。 2.2 退火工艺及碳化物类型尺度 依据测定H13钢的临界点和退火用TTT曲线，制定退火工艺，软化效 。 果较好的工艺见表1 表1 H13钢推火工艺及硬度/HB Table 1 Annealing technology and hardness of steel H13/HB 温度 /? 冷却速率/?.h-1 10,15 20,30 507 840 183 - 190 850 174 187 197 860 168 197 - 选用表1所示的退火工艺，所得安排为在铁素体基体上散布着粒状碳 ，如图2所示。运用X射线衍射仪测定碳化物类型为Fe3C、VC、Cr7C3、化物 Cr23C6。运用扫描电镜测定碳化物颗粒尺度为141~490nm，其中小颗粒为钒的碳化物，大颗粒为铬的碳化物。 图2 H13钢860 ?加热，20 ?/h冷却安排，×3 000 Fig.2 Microstructure of steel H13, heating at 860C, 20C/h cooling, ×3 000 模具钢退火软化是为了有利于切削加工和模具成型，在退火工艺上，加热温度应选在 Ac1稍上。H13钢的Ac1 835 ?，退火温度为840,860 ?。在此温度时，奥氏体的成分不均匀，保存较多的未溶，碳及合金元素的碳化物 量少，过冷奥氏体的安稳性差。退火冷却速度应小于50 ?/h，在较慢的冷速下，过冷奥氏体以未溶为中心，改变成粒状珠光体。冷速愈慢，碳化物碳化物粒子有时机集合长大，粒子距离增大，钢的硬度愈低。 2.3 淬火回火工艺实验 热作模具在较高温度下作业，接受很大压力和磨损。要求有较高的硬度(HRC 46,50)，杰出的耐磨性以及耐热性等。H13钢含有较多的Cr、Mo、V,可满意耐热性要求。对H13钢进行了不同工艺的淬火、回火处理，成果如图3、图4所示。 图3 淬火温度对H13钢硬度的影响 Fig.3 Effect of quenching temperature on hardness of steel H13 从图3能够精确的看出，随淬火温度的升高，H13钢淬火后硬度升高。H13钢退火安排中存在很多碳化物，有Fe3C,VC,Cr7C3,Cr23C6,这些碳化物在淬火加热时，随加热温度的升高，逐步溶入奥氏体，使奥氏体中的碳及合金元素的量添加，淬火后钢的硬度添加。在1050 ?加热时，仍有部分钒和铬的碳化物未溶入奥氏体，淬火安排为马氏体加未溶碳化物。 图4 回火温度对H13钢硬度的影响 (1 040 ?淬火) Fig.4 Effect of tempering temperature on hardness of steel h13 从图4看出，在正常淬火温度下淬火后，随回火温度的升高，硬度开端下降，但下降到某些特定的程度后硬度又开端上升，约在520 ?左右回火时，硬度达最高值，之后再随回火温度的升高，硬度又开端下降。由于随回火温度的升 ，马氏体中含碳量下降，钢的硬度下降。当回火温度高，马氏体中分出碳化物 升高到必定温度时，从马氏体中分出了，形成“二次硬化”，使 特别碳化物 硬度再次升高。回火后的安排为回火马氏体加碳化物。

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