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H13模具鋼不同化學成分對組織和性能的影響分析
來源: | 作者:東啟特鋼 | 發布時間: 2021-06-24 | 31 次瀏覽 | 分享到:
H13模具鋼不同化學成分對組織和性能的影響分析

  H13模具鋼不同化學成分對組織和性能的影響分析


  H13模具鋼是應用最廣泛、最具代表性的熱作模具鋼,其主要特點是:(1)高淬透性和高韌性;(2)優異的抗熱裂性,可在工作場所水冷;(3)耐磨性適中,也可采用滲碳或滲氮工藝提高其表面硬度,但應略微降低其抗熱裂性;(4)由于含碳量低,回火時二次硬化能力差;(5)在較高溫度下具有抗軟化性能,但當使用溫度高于540℃(1000℉)時(即工作溫度為540℃)硬度下降較快;(6)熱處理變形??;(7)中高切削性;(8)抗脫碳性適中。更值得注意的是,它還可以用于制造航空工業中的重要部件。

模具鋼

  H13模具鋼是一種世界上廣泛使用的碳鉻鉬硅釩型鋼。與此同時,世界各地的許多學者對其進行了廣泛的研究,并探索了化學成分的改善。鋼材用途廣泛,性能優良,主要由鋼材的化學成分決定。當然,鋼中的雜質元素必須減少。一些數據顯示,當Rm為1550MPa時,材料的硫含量從0.005%降低到0.003%,這將增加大約13模具鋼的沖擊韌性。顯然,NADCA207-2003標準規定優質(H13)鋼的硫含量低于0.005%,而優質鋼的硫含量應低于0.003%S和0.015%P。H13模具鋼的成分分析如下:


  美國AISI H13、UNS T20813、ASTM H13(最新版)和FED QQ-T-570 H13模具鋼的碳含量為(0.32~0.45)%,是所有H13模具鋼中最寬的。德國X40CrMoV5-1和1.2344的碳含量為(0.37~0.43)%,德國din 17350 x 38 crmov 5-1的碳含量為(0.36~0.42)%。日本SKD 61的碳含量為(0.32~0.42)%。我國GB/T 1299和YB/T 094中4Cr5MoSiV1和SM 4Cr5MoSiV1的碳含量分別為(0.32~0.42)%和(0.32~0.45)%,分別與SKD61和AISI H13相同。特別是H13模具鋼的碳含量在北美壓鑄協會NADCA 207-90、207-97和207-2003標準中規定為(0.37~0.42)%。


  鋼中的碳含量決定了淬火鋼的基體硬度。根據鋼中碳含量與淬火鋼硬度的關系曲線,H13模具鋼的淬火硬度約為55HRC。對于工具鋼,鋼中的一部分碳進入鋼的基體,引起固溶強化。另一部分碳將與合金元素中的碳化物形成元素結合形成合金碳化物。對于熱作模具鋼,這種合金的碳化物需要在回火過程中分散和沉淀在淬火的馬氏體基體上,導致二次硬化。因此,熱作模具鋼的性能是由均勻分布的殘余合金碳化合物和回火馬氏體組織決定的。所以鋼中的C含量不能太低。


  含5%Cr的H13模具鋼應具有較高的韌性,因此其C含量應保持在形成少量合金C化合物的水平。伍德亞特和克勞斯指出,H13模具鋼在870℃時位于鐵-鉻-碳三元相圖上奧氏體A和(A+M3C+M7C3)三相區的界面處。C的對應含量約為0.4%(見圖1)。A2和耐磨性較高的D2鋼,隨著碳或鉻含量的增加,M7C3含量增加。此外,重要的是保持較低的c含量,使鋼的Ms點處于較高的溫度水平(H13鋼的Ms一般數據約為340℃),這樣當鋼淬火至室溫時,可獲得以馬氏體加少量殘余a和均勻分布的殘余a為主的合金c-化合物組織,回火后可獲得均勻的回火馬氏體組織。避免在工作溫度下改變過多的殘余奧氏體,影響工件的工作性能或變形。這些少量的殘余奧氏體應該在淬火后的兩三次回火過程中完全轉變。順便說一下,H13模具鋼淬火后的馬氏體組織是板條M+少量片狀M+少量殘余a..回火后M條上析出的細小合金碳化物照片如圖2所示,國內學者也做了一些工作。


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