H13模具钢的热加工工艺研究
发布时间:2024-07-18 浏览次数:次
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H13模具钢的热加工工艺研究
H13钢根据质量分为一般H13钢和优质H13钢。优质H13钢由于采用了较先进的生产工艺技术,钢质纯净,组织均匀,偏析轻微,等向性好,具有更高的韧性及热疲劳性能。实验表明,优质H13钢改锻后模具寿命与改锻前基本相当,因此改锻意义不大。但一般H13钢必须进行改锻,以击碎大块非金属夹杂物,消除碳化物偏析,均匀组织及力学性能,提高模具寿命。
H13钢由于合金元素含量高,导热性差,共晶温度又较低,易引起过烧。因此,加热时要控制好炉温,且加热要缓慢均匀。对于≥φ70mm的坯料,应先在800~900℃区间预热,然后再加热至始锻温度1065~1175℃。预热加热速度为1~1.5min/mm,高温加热速度为0.8~1min/mm。为保证加热均匀,坯料在炉膛内要翻转90°不少于2次。锻造时,采用“二轻一重”锻造法,进行多次拔长镦粗,总锻造比≥3,各工序镦粗比≥2。
H13钢的预备热处理H13钢常规预备热处理为改锻后进行球化退火,目的在于均匀组织,降低硬度,改善切削性能。H13钢由于合金元素的影响,本质上为过共析钢,一般采用等温球化退火。H13钢等温球化退火工艺为:加热至845~900℃保温1h+1mim/mm,炉冷至720~740℃等温2h+1min/mm,随炉冷至500℃以下出炉空冷,组织为粒状珠光体,硬度≤229HBS。
H13钢通过扩散退火及球化退火,能消除一次碳化物,改善偏析,使二次碳化物呈球状均匀分布在铁素体基体上,能显著提高钢的横向冲击韧性。试验表明,H13钢经高温均匀化处理,退火态的横向冲击功超过90J,淬火回火态冲击功超过20J,其冲击功较未扩散退火处理的高1倍以上,达到或接近Uddeholm8407S钢的水平(其冲击功分别78J和23J)。文献介绍,H13钢通过1040℃×100min油冷+920℃×6h炉冷+760℃×8h炉冷的扩散退火加球化退火的预备热处理,然后经常规淬火回火,模具的硬度及冲击值均较高,具有佳的使用寿命。虽然处理时间长一些,成本高一些,但结合使用寿命考虑,成本还是低的。H13钢也可采用调质(1160℃淬火+720℃回火)代替球化退火。
研究表明,随着奥氏体化温度升高,H13钢硬度及断裂韧性升高,但冲击韧性下降。若采用调质作为预备热处理,可在几乎不降低冲击韧性的条件下得到大的断裂韧性,有力于提高H13钢热作模具的抗热疲劳性能,硬度值也有所提高。
H13钢模具在加工中应注意事项:
(1)在模具淬火中将螺纹孔用石棉泥堵死,模芯部工作带处用石棉保护好;加热过程中,一般不允许打开炉门,以免影响炉内温度的均匀性,减少氧化脱碳;淬火后应及时回火。(2)严格控制热处理工艺参数,不同的热处理工艺对模具变形影响较大,因此在制定工艺时应谨慎。
(3)由于热处理后硬度较高,对有孔、槽等表面的加工,在热前应加工工艺槽让开(非型腔表面)。
(4)车端面时采用从内到外的方式可获得较低的表面粗糙度。(5)堆焊修复时,应注意模具的预热和保温。
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