H13热作模具钢失效分析及热处理工艺

H13热作模具钢失效分析及热处理工艺

(2009-04-12 18:42:17)

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杂谈

H13钢（4Cr5MoSiV1）是国际上广泛应用的一种空冷硬化型热作模具钢。H13钢具有较高的韧性和耐冷热疲劳性能，不容易产生热疲劳裂纹：而且抗粘结力强，与熔融金属相互作用小，因此广泛应用于热镦锻、热挤压和压铸模具的制造。

失效分析：

由于模具使用厂家的不合理技术要求，往往会造成H13模具早期断裂失效。常见的造成模具早期失效的H13热作模具钢不合理技术要求有：“表面硬度低芯部硬度高；硬度要求过高；表面硬度高芯部硬度低等。

由化学成分分析表明绝大多数批次H13钢化学成分符合标准，仅少数批次的合金元素含量不足。在生产实践中经常发现一些钢厂生产的H13化学成分偏析严重，模具厂家又未进行合理的锻造和球化退火，经常造成H13钢在热处理过程中或安装使用时断裂。

（1）硬度偏高造成模具早期断裂

（2）模具表层硬度太低，产生模具早期龟裂失效

（3）模具表面硬度高，基体硬度低，产生早期龟裂失效

热处理：

H13钢的临界点：Ac1为853℃；Ac3为912℃；Ms为310℃

锻造：先缓慢加热到750℃，在快速加热到1120-1150℃的锻造温度，减少氧化和脱碳；始锻温度为1080-1120℃，始锻温度≥850℃，锻后缓冷，并及时退火。另外要求锻造比大于4.

退火：H13退火用TTT曲线位于淬火用TTT曲线的左侧，过冷奥氏体的稳定性降低，有利于退火软化处理。等温退火加热到800℃，保温2h，降温至750℃等温2-4h，炉冷到500℃出炉空冷，硬度为192-229HBS，锻后必须立即进行球化退火。

淬火和回火：淬火前二次预热，1040±10℃淬火，540±10 ℃回火,获得回火马氏体加碳化物组织,硬度HRC46～50 ,可满足热作模具钢的性能要求。

通过改进H13 钢的冶炼方法和合理的锻造工艺来保证模具用材的要求, 适宜的热处理工艺确保H13 钢具有良好的综合力学性能, 正确的使用操作方法更有利于提高其使用寿命。冶炼、锻造、热处理、使用等重要环节相互结合, 可以有效提高H13 钢在压铸模上的使用寿命。

参考文献

《模具材料》高为国主编机械工业出版社

《热作模具钢H13失效分析》赵昌盛居建村温州热处理厂

《H13热作模具钢的热处理》李文学等包头钢铁学院

《提高H13钢使用寿命的探讨》李玉凤史文彬