H13:是热作模具钢。执行标准GB/T1299—2000。 统一数字代号A20502;牌号4Cr5MoSiV1.合金工具钢,简称合工钢,是在碳工钢的基础上加入合金元素形成的钢种。
合工钢包括:量具刃钢、耐冲击工具钢、冷模钢、热模钢、无磁模钢、塑料模钢。
化学成分(%)C:0.32~0.45,
Si:0.80~1.20,
Mn:0.20~0.50,
Cr:4.75~5.50,
Mo:1.10~1.75,
V:0.80~1.20,
p≤0.030,
S≤0.030;
H13热处理工艺1.市场提前热处理供应H13钢和模坯,钢厂已进行退火热处理,确保金相组织良好,硬度适当,加工性好,无需退火。但改锻后,厂家破坏了原有的组织和性能,增加了锻造应力,必须重新退火。
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。
二、淬火及回火 模具淬火工艺规范:加热温度为1020~1050℃,油冷或空冷,硬度54~58HRC;模具淬火工艺规范要求热硬度为主,加热温度为1050~1080℃,油冷,硬度56~58HRC。
回火温度为530~560℃,硬度48~52HRC;回火温度560~580℃;硬度47~49HRC。
回火应进行两次。℃回火时,出现回火二次硬化峰,回火硬度最高,峰值55HRC但韧性最差。因此,回火工艺应避免500℃左右为宜。根据模具的使用需要,在540~620℃范围内回火较好。
淬火加热应预热两次(600~650℃,800~850℃),减少加热过程中产生的热应力。
3.化学热处理 H如果进行气体渗氮或氮碳共渗,模具可以进一步加强,但氮化温度不得高于回火温度,以保证心脏强度不降低,从而提高模具的使用寿命。
特性电渣重容钢,具有高淬火和耐热裂纹能力,碳和钒含量高,耐磨性好,韧性相对较弱,耐热性好,强度和硬度高,耐磨韧性高,综合力学性能优异,抗回火稳定性高。
硬度分析淬火钢的基体硬度由钢的碳含量决定,根据钢中碳含量与淬火钢硬度的关系曲线,H13钢的淬火硬度为55HRC左右。
对于工具钢,钢中的部分碳进入钢的基体,导致固溶性强化。另一部分碳将与合金元素中的碳化物形成元素结合成合金碳化物。对于热作模具钢,该合金碳化物除少量残留外,还需要在淬火马氏体基体上进行两次硬化。因此,热作模具钢的性能由残留合金碳化合物的均匀分布和回火马氏体的组织决定。钢的C含量不宜过低。
化学元素对H13性能的影响
碳:美国AISI H13,UNS T20813,ASTM(最新版)H13和FED -T-570的H13钢的碳含量规定为(0.32~0.45%,是全部H13钢含碳量最广。X40CrMoV5-1和1.2344含碳量为(0.37~0.43)%,德国量范围窄,德国DIN17350中还有X38CrMoV5-1的碳含量为(0.36~0.42)%。日本SKD 61含碳量为(0.32~0.42)%。我国GB/T 1299和YB/T 094中4Cr5MoSiV1和SM 4Cr5MoSiV含碳量为(0.32~0.42)%和(0.32~0.45)%,分别与SKD61和AISI H13相同。
特别是北美压铸协会NADCA 207-90,207-97,207-2003标准H13钢的碳含量规定为(0.37~0.42)%。含5%Cr的H13钢应具有较高的韧性,因此其含C量应保持在形成少量合金C化物的水平
所周知,增加钢中的碳含量会提高钢的强度。对于热模具钢,它会提高高温强度、热硬度和耐磨性,但会降低其韧性。学者们在工具钢产品手册中明显证明了各种H型钢的性能。一般认为,导致钢塑性和韧性降低的碳含量限制为0.4%。为此要求人们在钢合金化设计时遵循下述原则:在保持强度前提下要尽可能降低钢的含碳量,提出钢抗拉强度达到1550MPaC含量在0以上.3%-0.4%为宜。H13钢的强度Rm,文献介绍1503.1MPa(46HRC时)和1937.5MPa(51HRC时)。
对于需要更高强度的热作模具钢,采用的方法是H在提高13钢成分的基础上Mo以后还会讨论含量或提高含碳量,当然,可以预测韧性和塑性的略有降低。
铬: 铬是合金工具钢中最常见、最便宜的合金元素。H型热作模具钢在美国含有Cr量在2%~12%的范围。我国合金工具钢(GB/T1299)37个钢号中,除8CrSi和9Mn2V外都含有Cr。铬有利于钢的耐磨性、高温强度、热硬度、韧性和淬透性,同时,在基体中溶解会显著提高钢的耐腐蚀性H13钢中含Cr和Si会使氧化膜致密,提高钢的抗氧化性。Cr对0.3C-1Mn分析钢回火性能的作用,添加﹤6% Cr有利于提高钢的回火阻力,但不能构成二次硬化;当含有Cr﹥550℃回火会出现二次硬化效应。人们对热作钢模具钢一般选5%铬的加入量。
工具钢中的铬部分溶解在钢中起固溶强化作用,另一部分与碳结合,根据铬含量(FeCr)3C、(FeCr)7C3和M23C6形式存在,从而影响钢的性能。此外,当钢中含有铬、钼和钒时,还应考虑合金元素的交互作用,Cr>3%<sup>[14]</sup>时,Cr能阻止V4C3.生成和延迟Mo2C共格析出,V4C3和Mo2C提高钢的高温强度和抗回火性<sup>[14]</sup>,这种交互作用提高了钢的耐热变形性。
铬溶入钢奥氏体,增加钢的淬透性。Cr﹑Mn﹑Mo﹑Si﹑Ni都与Cr也是增加钢淬透性的合金元素。
Cr它及其对钢共析点的影响Mn大致相似,当含铬量约为5%时,共析点的C含量降至0.5%左右Si﹑W﹑Mo﹑V﹑Ti加入显著降低了共析点的C含量。因此,可以知道热作模具钢和高速钢一样属于过分析钢。降低C含量,奥氏体化后组织中和最终组织中的合金碳化物含量将增加。
钢中合金C化物的行为与其自身的稳定性有关。事实上,合金C化物的结构和稳定性与相应C化物形成元素的D电子外壳和S电子外壳的电子缺乏程度有关。随着电子缺乏程度的下降,金属原子半径减小,碳和金属元素的原子半径比rc/rm合金C化物由间隙相对间隙化合物变化,C降低了化学物质的稳定性,降低了相应的熔化温度和A中的溶解温度,降低了产生自由能的绝对值,降低了相应的硬度值。面心立方点阵VC碳化物稳定性高,约9000~950℃温度开始溶解,11000℃大量溶解开始(溶解终结温度为1413)℃);它在500~700℃回火过程中沉淀,不易聚集生长,可作为钢中的强化相。中等碳化物形成元素W 、Mo形成的M2C和MC 碳化物有密排和简单的六方点阵,它们的稳定性较差,硬度、熔点和溶解温度也较高,仍可用于500~650℃钢的强化相用于范围。M23C6(如Cr23C6等)立方点阵复杂,稳定性差,结合强度弱,熔点和溶解温度低(1090℃溶解在A中),只有少数耐热钢经综合金化后才具有较高的稳定性(如(CrFeMoW)23C6.可作为强化相。六方结构复杂M7C3(如Cr7C3、 Fe4Cr3C3或Fe2Cr5C3)稳定性较差,它和Fe3C碳化物易溶解沉淀,聚集生长速度大,一般不能作为高温强化相。
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