冷作模具钢 K460 抚钢

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H13钢属于过共析钢、采用常规完全退火或等温球化退火。①H13钢的完全退火工艺为:850~900℃×3~4h、保温结束后随炉冷到500℃以下出炉空冷;②等温球化退火工艺:845~900℃×2~4h/炉冷+700~740℃×3~4h炉冷、≤40℃/h、≤500℃出炉空冷;③对于质量要求较高的H13钢模具、还应进行防止白点退火、工艺周期较长;④形状复杂的模具、在粗加工后应进行一次去应力退火:600~650℃×2h炉冷;⑤模具热处理后、若模具型腔采用磨削、电火花和线切割等方法加工成形、会在模具的表面上形成一层厚约10~30μm的淬火马氏体白亮层、也称之为“异常层”。

由于白亮层中的内应力较大、淬火马氏体本身又较脆、磨削时容易在表面产生微裂纹和磨削裂纹、因而磨削加工后*好能在低于回火温度50℃以下进行去应力退火、以消除磨削应力、并使表面可能形成的淬火马氏体回火韧化。、

H13钢经退火处理后、适宜的组织由球状珠光体和少量粒状碳化物组成、要求热处理硬度达到HB192~229、可以获得较好的加工性能。

2淬火工艺、H13钢的淬火回火工艺可以采用盐浴炉、真空炉和流动粒子炉加热、模具表面光洁、热处理变形小、零件寿命长。特别是外热式刚玉流动粒子炉保护加热、吸收了盐浴炉和真空炉加热的共同优点、很适合热作模具钢的热处理加热。

H13钢采用盐浴炉作为加热设备时的通用淬火工艺是:400~500℃预热、650~840℃预热、1020~1050℃奥氏体化、保温结束后可视使用性能要求采用空淬、油淬、气淬或分级淬火、分级温度可取500~540℃。

在H13钢热处理加热过程中、首先采用400~840℃的两段预热、然后再升至奥氏体化温度。两段预热的目的是为了避免过快的加热会在模腔内形成的温度梯度所引起的应力导致模具的畸变、还可有效地促进奥氏体均匀化。H13钢的奥氏体化温度为1020~1050℃、实际淬火温度依据模具的工作条件、结构形状、制造工艺和性能要求来确定、主要是考虑既要保证奥氏体中溶有足够的碳和合金元素、以得到高的硬度和红硬性、又保证奥氏体晶粒尺寸小于ASTM9、以获得足够的韧性。

因此、对断裂韧性、抗热疲劳和抗热磨损要求较高及淬火处理后需要电加工的模具、为了得到*高的红硬性、可采用奥氏体化温度上限;对于要求畸变小、晶粒细、冲击韧性高的模具、为了得到*好的韧性和防止开裂、应采用奥氏体化温度下限。淬火加热的保温时间的优选、应保证组织转变的完成和获得所要求的合金元素固溶程度。淬火加热保温时间过短、将降低H13钢的红硬性及抗回火能力。H13钢的淬火温度要比退火温度高、更应该采取措施防止氧化脱碳、保证加热质量。

H13钢淬火时可采用空淬、气淬、油淬或者500~540℃分级淬火。对于要求高强韧性的模具、要用高的淬冷速度以抑制碳化物的沿晶析出和出现

上贝氏体、提高其强韧性和回火抗力。但冷却速度必须控制在不出现淬火开裂和畸变的允许范围内。

H13钢淬火后组织是:板条马氏体+未溶碳化物十残余奥氏体。、

3回火工艺、H13钢淬火后应进行2~3次回火、以期获得所要求的力学性能。

淬火后的模具温度在低于70℃时就应尽快回火、这对尺寸较大、形状复杂的热作模具尤为重要。同时、为避免热作模具回火时重新产生残余应力、回火加热和冷却应缓慢进行。

H13钢的回火工艺应根据热作模具的工作条件和具体的失效形态来确定回火温度和硬度。一般优质H13钢大都采用540~650℃×3h高温回火、以提

高模具的韧性和减少残余奥氏体(Ar)在模具中发生转变而引起脆性。但高温回火易使热作模具发生热磨损和堆塌失效。实践证明、H13钢采用350℃左右的中低温回火后、心部具有较好的强韧配合和热疲劳性能、同时也不会出现蓝脆现象。中低温回火存在较高量的Ar、对弥补其韧性不足有一定作用。Ar的存在可使材料在断裂时吸收更多的能量、并改变裂纹扩展方向及裂纹尖端的应力和应变状态、从而提高钢的韧性。“残余奥氏体增韧”是热处理理论的新发展。

值得注意的是、H13钢在425~520℃内回火时出现二次硬化的同时会出现第二类回火脆性、显著降低冲击韧性。这是因为回火时在马氏体板条间析出较大的碳化物、以及回火快冷时Ar转变为马氏体的缘故。消除或减轻回火脆性的措施有:①应选择冶金质量好、纯净度高的钢坯来锻造;②在热处理过程中、通过形变热处理或临界区淬火得到锯齿形晶界结构、细化晶粒和减少P、S杂质的晶界偏析;③采用二次回火、第二次回火温度低于第一次回火温度约10℃、保温时间缩短20~25%、以减轻回火脆性;④完全避免在脆性发展区内回火。

H13钢回火后的*终热处理组织是:回火马氏体+少量粒状碳化物、低于600℃回火时仍保持马氏体板条状;当回火温度高于650℃时、马氏体形态会逐渐消失、转变为回火马氏体、引起H13钢热强性的严重恶化。因此说、H13钢是一种性能优异的中温(<600℃)热作模具钢。

合金钢合金元素在钢中的作用1、碳（C）：钢中含碳量增加、屈服点和抗拉强度升高、但塑性和冲击性降低、当碳量0.23%超过时、钢的焊接性能变坏、因此用于焊接的低合金结构钢、含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力、在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外、碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂、所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%、硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度、故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅、强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合、有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用、可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢、具有极高的导磁率、用于电器工业做矽钢片。硅量增加、会降低钢的焊接性能。

3、锰（Mn）：在炼钢过程中、锰是良好的脱氧剂和脱硫剂、一般钢中含锰0.30－0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”、较一般钢量的钢不但有足够的韧性、且有较高的强度和硬度、提高钢的淬性、改善钢的热加工性能、如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性、用于挖土机铲斗、球磨机衬板等。锰量增高、减弱钢的抗腐蚀能力、降低焊接性能。

4、磷（P）：在一般情况下、磷是钢中有害元素、增加钢的冷脆性、使焊接性能变坏、降低塑性、使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%、优质钢要求更低些。

5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性、降低钢的延展性和韧性、在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利、降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%、优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫、可以改善切削加工性、通常称易切削钢。

6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中、铬能显著提高强度、硬度和耐磨性、但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性、因而是不锈钢、耐热钢的重要合金元素。

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(35B2)(17Cr3)(18CrMnTi5)(18CrMo4)(15CrNi6)(35NiCr18)(31NiCr14)(58CrV4)(46Si7)(24CrMoV5-5)(42MnV7)(20NiCrMo2-2)(30CrMoV9)(10CrMo9-10)(21CrVMoW12)(46Mn7)(14NiCr18)(15NiCr13)(14NiCr14)(Ck22)(Ck15)(Ck55)(Ck60)(Ck50)(Ck40)(Ck25)(Ck30)(Ck10)(X8CrMnNi18-8)(X3CrNiMo13-4)(X3CrNiMo17-13-3)(X8CrNiTi18-10)(X8CrNiS18-9)(X14CrMoS17)(X39CrMo17-1)(X39Cr13)(X105CrMo17)(X120Mn12)(X8CrNi25-21)(X10CrAlSi7)(X10CrAlSi13)(SKH59)(25Mn4)(C30E)(C85W2)(C100W2)(85Cr7)(X42Cr13)(65MnCr4)(X165CrV12)(31CrV3)(80CrV2)(61CrSiV5)(40CrMnMoS86)(X36CrMo17)(48CrMoV67)(35CrMo4)(47CrMo4)(X38CrMoV5-1)(X40CrMov5-1)(X50CrVMo51)(X63CrMoV51)(X100CrMoV5-1)(X32CrMoV33)(X32CoMoV33)(X38CrMoV53)(81MoCrV42-16)(X96CrMoV12)(X220CrVMo122)(X155CrMoV12-1)(105WCr6)(110WCrV5)(80WCrV8)

(X30WCrV41)(X30CrMoV53)(X165CrMoV9-3)(X50CrMoW911)(X30WCrCoV93)(56NiCrMoV7)(26NiCrMoV5)(X50NiCrWV1313)(40CrMnNiMo864)(45NiCrMoV166)(28NiMo17)(75CrMoNiW67)(X45NiCrMo4)(85NiV4)(60MnSiCr64)(X32CrMoV3-3-3)(S2-10-1-8)(S21018)(S2-9-2-8)(S12-1-4)(S3-3-2)(S2-9-1)(S2-9-2)(S292)(S654)(100CrMo63)(100CrMnMo8)(44Cr2)(SST430)(X38Cr13)(X45CrMoV15)(X35CrMo17)(X5CrNi1810)(X8CrNiS189)(X10CrNiS189)(SST304L)(X4CrNiMo134)(X4CrNi134)(X15CrNiMn188)(X2CrNiMo18153)(X4CrNiMo275)(X2CrNiMoN2253)(X2CrNiMoN225)(X6CrTi17)(X2NiCrMoCu25205)(X5CrNiCuNb17-4-4)(X3CrNiCu189)(X6CrNiMoTi17122)(X6CrNiMoNb17122)(X4CrNiMoNb257)(X10CrAl7)(X45CrSi93)(X80CrNiSi20)(X8Cr30)(X15CrNiSi2520)(X12CrNi2520)(NiCr6015)(X45CrNiW189)(X5NiCrTi2625)(X8CrNiMoNb1616)(X8CrNiMoBNb1616)(45SCD6)(51Si7)(60Si7)(42MnMo7)(14Ni6)(10Ni14)(18CrNi8)(14NiMn6)(20MnMoNi45)(20NiCrMo2)(21NiCrMo2)

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