【文章內(nèi)容簡介】 優(yōu) 良的抗熱裂能力等優(yōu)點。但因其含碳量較低，回火中二次硬化能力較差， 使用溫度高于 540 ℃時硬度出現(xiàn)迅速下降。另外 , H13有較大的尺寸效應(yīng)，在截面較大時，心部韌性顯著下降?？捎糜谥圃煨⌒湾N鍛模，也可以用于制造大、中型錘鍛模。它適用于制造壓鑄模、擠壓模、熱切邊模、熱鍛模的熱沖孔模具等。 H13鋼在我國 為 4Cr5MoSiV1鋼 9 高熱強性熱作模具鋼 熱強性熱作模具鋼具有較高的回火抗力及穩(wěn)定性 , 主要應(yīng)用于較高溫度下工作的熱頂鍛模具、熱擠壓模具、銅及黑色金屬壓鑄模具、壓力機模具等。 GB1299 85℃ 《 合金 工具鋼技術(shù)條件 》 中3Cr2W8V、 5Cr4W5Mo2V、 5Cr4Mo3SiMnVAl 3 個鋼號屬此類熱作模具鋼。試用較好的高溫熱作模具鋼 4Cr3Mo2NiVNb、奧氏體耐熱鋼、4Cr3MoW4VNb( GR) 、 6Cr4Mo3NiWV(G2) 等鋼。 3Cr2W8V鋼 該鋼是鎢系高熱強化模具鋼的代表鋼號 , 合金元素以鎢為主 , 鎢質(zhì)量分數(shù)高達 8% 以上。淬火溫度 1 050~ 1 200 ℃ , 硬度HRC49~ 56,550 ℃ 左右回火時出現(xiàn)二次硬化 , 經(jīng) 350℃ 及 450℃等溫淬火后可得到 較高的沖擊韌度和硬度。因冷熱疲勞抗力差 , 在急熱、急冷條件下工作容易出現(xiàn)冷熱 模具的失效是指模具喪失了正常的工作能力，其生產(chǎn)出的產(chǎn)品已成為廢品。 疲勞裂紋而失效 , 則不適宜在急冷、急熱條件下工作 , 但因其抗回火能力較高 , 仍作為高熱強性熱作模具鋼而在許多熱加工領(lǐng)域應(yīng)用。 3Cr3Mo3W2V鋼 該鋼冷加工、熱加工性能良好 , 淬、回火溫度范圍較寬。推薦淬火規(guī)范 : 淬火溫度為 1 060~ 1 130 ℃ , 在 20~ 60 ℃ 油中冷卻至油溫 , 淬火硬度為 HRC52~ 56。具有較高的熱強性、熱疲勞性能 , 又具有良好的耐磨性和抗回火穩(wěn)定性。該鋼適宜制造鐓鍛、壓力機鍛造等熱作模具 , 模具使用壽命較高。 5Cr4Mo2W2VSi鋼 該鋼是基體鋼內(nèi)型的熱作模具鋼 , 經(jīng)適當?shù)臒崽幚砗缶哂懈叩挠捕?、強?, 好的耐磨性 , 高的高溫強度以及好的回火穩(wěn)定性等綜合性能 , 此外也具有一定的韌性和抗熱疲勞性能。推薦淬火規(guī)范 : 淬火溫度為 1 080~ 1 120 ℃ , 在 20~ 60 ℃ 油中冷卻至 10 油溫 , 淬火硬度為 HRC61~ 63。該鋼的熱加工性能也較好 , 加工溫度范圍較寬 , 適于制造熱擠壓模、熱鍛壓模 、溫鍛模以及要求韌性較好的冷鐓用模具。 H13 與 4Cr5MoSiV 鋼相比，該鋼具有較高的熱強度和硬度，在中溫條件下具有很好的韌性 ?熱疲勞性和一定的耐磨性，不易產(chǎn)生熱疲勞裂紋，且抗粘結(jié)力強，與熔融金屬相互作用小， 而且可以抵抗熔融鋁的沖蝕作用。在較低的奧氏體化溫度條件下空淬，熱處理變形小，空淬時產(chǎn)生氧化鐵 皮 處理變形小，而且可以抗熔融鋁的沖蝕作用。 使用壽命遠高于第一代模具鋼 5CrNiMo 和3Cr2W8V。因此選擇 H13 來制造鋁合金壓鑄 模具 。 3 H13 化學(xué)成分及每個元素的作用 H13的化學(xué)成分 及物理與力學(xué) 性能 ① H13的化學(xué)成分 表 2 H13鋼的化學(xué)成分 ( 質(zhì)量百分數(shù) %) C Si Mn Cr Mo V P S ~ ~ ~ ~ ~ ~ ≤ ≤ ② H13 鋼的物理性能、力學(xué)性能如下： 線膨脹系數(shù)α l： 106/ ℃ ,(22～ 500 ℃ )； 106/℃ ,(22～ 800℃ )； 熱導(dǎo)率λ： (m K) (800℃ )； 密度ρ： ,(20℃ )； ,(400℃ )； 各元素的作用 Cr 鉻和其他碳化物形成元素一起提供給鋼具有較高的淬透性和好的抗軟化能力，所以該鋼在空冷條件下能夠淬硬。在 6 barN2 11 氣體真空處理條件下可淬透直徑為 160mm。但鉻的加入會增加碳化物的不均勻程度，致使鋼中會出現(xiàn)亞穩(wěn)定的共晶碳化物，這種碳化物現(xiàn)在國內(nèi)一般可用高碳鉻軸承鋼相關(guān)標準予以評定。鉻含量的提高有利于增加材料的熱強度，但對韌度不利。 Mo和 W 1/2W+M0的量至 1％以上時，會使材料 500℃以上進行回火時仍獲得較高硬度，并具有二次 硬化能力。 V H13鋼的二次硬化能力不很明顯，提高 V的含量，如 V的量由％（ SKD6,相當于 H11）提高至 1%，使 H13鋼（ SKD61）的熱強度和熱穩(wěn)定性提高了，同時 V也增加水沖洗抗力，實際上是提高水浸侵蝕磨損抗力。 W、 M0、 V、 Nb 鋼中加入 W、 M0、 V、 Nb等形成 M6C和 MC型碳化物的元素，能對奧氏體晶粒細化，也使溶入奧氏體后在回火過程中產(chǎn)生二次硬化效果。對 Cr的加入形成的碳化物為 M23C6型，其在 1100℃奧氏體化時基本上溶解完了，（全部溶入奧氏體的溫度是 1160℃） ，這將決定 H13鋼的最佳奧氏體化溫度處于 1020～ 1080℃范圍內(nèi) Si 鋼中增加 Si的量除了固溶強化影響外，它能改進鋼的高溫抗氧化能力，直至 800℃（ 1475℉）。但 Si有損于韌度提高?，F(xiàn)在 H13鋼的發(fā)展正在向低 Si高 M0的第二階段進行，（發(fā)展第一階段是提高 H13鋼的材質(zhì)和熱處理水平）。人們已逐漸認識到低 Si的效果主要有：減輕材料的偏析，改善宏觀組織均勻程度；減少凝固時液 /固界面上成分過冷，改善結(jié)晶的微觀組織和奧氏體晶粒細化；提高鋼的韌度以及抗熱裂能力和減低高溫疲勞裂紋擴展速度以及高溫蠕變裂紋 擴展速率 ,延緩鋼的貝氏體轉(zhuǎn)變 4 H13熱處理 加工工藝路線及 作用 12 鋁合金壓鑄模 上模 的生產(chǎn)工藝流程圖如下： 下料 鍛造 球化退火 粗加工 穩(wěn)定處理 精加工 淬火 兩次回火 鉗修 打磨 滲氮 熱處理工藝的作用 鍛后 熱處理 是在鍛造過程完成之后進行的 ,其主要目的是防止和消除白點問題 。其次是消除鍛造應(yīng)力 ,降低鍛件表面硬度 ,提高切削加工性能 。另外 ,可調(diào)整與改善鍛件在鍛造過程中形成的過熱與粗大組織 ,降低鍛件內(nèi)部化學(xué)成分與金相組織的不均勻性 ,細化鋼的奧氏體晶粒。 注： 臨界點： Ac1 860℃； Ac3 915℃； Ar1 775℃；Ar3 815℃； Ms 340℃。 退火處理 退火：是將剛加熱到適當?shù)臏囟?，?jīng)過保溫后以適當?shù)乃俣壤鋮s，以降低硬度、改善組織、提高加工性的一種熱處理工藝。就大部分工藝而言，退火的三個基本特點： ① 加熱溫度在 Ac1以上 ② 慢冷 ③ 得到珠光體類組織 退火 包括鍛造后的球化退火和模具制作過程中的去應(yīng)力退火兩部分。其主要目的： ① 在原材料階段進行結(jié)晶組織的改良； ② 方便加工而降低硬度； ③ 防止加工后變形和淬火裂紋而去除內(nèi)應(yīng)力 ； 球 化退火。 球化退火目的：得到球化體組織， 它 是任何一種鋼具有最佳塑性和最低硬度的一種組織 模具鋼經(jīng)鍛造后，鋼的內(nèi)部組織變成不穩(wěn)定的結(jié)晶，硬度高 13 切削困難，且此種狀態(tài)的鋼，內(nèi)應(yīng)力大，加工后容易變形和淬裂，機械性能差，為使碳化物結(jié)晶變成球化穩(wěn)定組織須進行球化退火。 淬火工藝 淬火：鋼的淬火就是將鋼加熱到臨界溫度（ Ac1或 A1）以上，保溫一定的時間使之奧氏體化后，以大于臨界冷卻速度的冷速進行冷卻的一種工藝過程。 目的：提高硬度和耐磨性；提高強韌性；提高耐蝕性和耐熱性。 淬火規(guī)范 ① 淬火前：采用熱平衡法，提高模具加熱 和冷卻的整體一致性。對凡是影響到這一點的薄壁孔、溝槽、型腔等，都要進行填充、封堵，盡量做到模具能均衡加熱和冷卻；同時，注意裝爐方式，防止壓鑄模在高溫時因自重而引起的變形。 ② 模具的加熱：在加熱過程中要緩慢加熱（用 200℃ /h 升溫），并采用兩級預(yù)熱方式，防止快速升溫造成模具內(nèi)、外溫差過大，引起過大的熱應(yīng)力，同時減小相變應(yīng)力。 ③ 淬火溫度與保溫時間：要采用下限