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电渣炉,电渣重熔炉,电渣炉结晶器

锻造比对H13钢组织和力学性能的影响

文章来源:潍坊市众诚佳合环保科技股份有限公司       人气:52

 H13钢是世界范围内使用较广泛的一种热作模具钢,该钢具有良好的热强性、韧性和淬透性,广泛应用于热锻模、铜铝合金压铸模等生产领域,是当今世界范围内使用最广泛的热作模具钢之一。众所周知,电渣重熔冶炼工艺对提高H13模具钢的质量有重要作用,但由于种种原因目前国产H13钢最普遍的生产工艺仍然是传统的电炉冶炼,与电渣重熔冶炼相比,电炉冶炼工艺的优势在于可节省生产成本20%~30%。因此,如果通过合理的锻造工艺和热处理工艺,能在一定程度上提高电炉钢的质量、性能和使用寿命,这将带来较高的经济效益。为此,有人系统地研究了不同锻比对电炉冶炼生产的H13钢的组织和力学性能的影响,并对其规律进行总结和分析,对传统电炉钢的生产和发展具有较大的参考价值。

       试验材料为抚顺钢厂常规生产的H13电炉钢锭,上口直径410mm,下口直径330mm,经过单向热锻拔长,锻造比分别为2、4、6、10,在830℃球化退火,以小于等于30~40℃/h的速度慢降温到500℃出炉空冷,钢锭的化学成分见表1。

                     表1  试验钢的化学成分(质量分数)                    %

成分 

C

Mn

Si

S

P

Ni

Cr

V

Mo

Cu

含量

0.415

0。42

1.13

0。0025

0.021

0.16

4.98

0。99

1.32

0.12

        在钢锭心部、直径1/4处与边部切取试样,观察钢锭横向不同部位的铸态组织;钢锭退火后,切取退火态试样观测横、纵向不同位置分别取6个标准10mm×10mm×55mm夏比V型缺口冲击试样,采用JB30B冲击试验机测定淬、回火态的冲击性能,观察其断口形貌,并测定淬、回火态不同部位的硬度及组织差异,用于调质态冲击试样的热处理工艺均为1030℃保温30min后油冷淬火,600℃×2h回火两次。金相试样采用4%的硝酸酒精腐蚀,用LEICA MEF4M光学显微镜和S-4300冷场发射扫描电子显微镜(SEM)进行显微组织观测和分析;钢中的非金属夹杂物评级标准采用GB/T10561-2005。为了保证实验数据及其变化规律的准确性,本试验所用材料全部取自同一炉钢锭,退火及淬回火工艺也完全一致。

H13模具钢热处理工艺

 1.预先热处理 市场上供应的H13钢钢材和模坯,在钢厂都已作好退火热处理,保证了具有良好的金相组织,适当的硬度,良好的加工性,无需再进行退火。但制造厂进行改锻后破坏了原来的组织和性能,增加了锻造应力,必须进行重新退火。

     等温球化退火工艺为:860~890℃加热保温2h,降温到740~760℃等温4h,炉冷到500℃左右出炉。

    2。淬火及回火 要求韧性好的模具淬火工艺规范:加热温度1020~1050℃,油冷或空冷,硬度54~58HRC;要求热硬性为主的模具淬火工艺规范、加热温度1050~1080℃,油冷,硬度56~58HRC。

     推荐回火温度:530~560℃,硬度48~52HRC;回火温度560~580℃;硬度47~49HRC。

      回火应进行两次。在500℃回火时,出现回火二次硬化峰,回火硬度最高,峰值在55HRC左右,但韧性最差。因此,回火工艺应避开500℃左右为宜。根据模具的使用需要,在540~620℃范围内回火较好。

      淬火加热应进行两次预热(600~650℃,800~850℃),以减少加热过程产生热应力。

     3。化学热处理 H13钢若进行气体渗氮或氮碳共渗可使模具进一步强化,但其氮化温度不应高于回火温度,以保证心部强度不降低,从而提高模具的使用寿命。

      结果表明:同一锻造比下H13电炉钢的横向冲击功明显小于纵向,且无论在钢锭的横向、纵向边部到心部的冲击功越来越差;不同的锻造比对横向冲击功影响不大,而随着锻造比的增大纵向冲击功增大。研究表明,单向热锻拔长不能有效地提高钢材横向止裂性能;电炉H13热作模具钢的锻造比控制在4~6的范围内较为合适。


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