【導(dǎo)讀】特點及其熱處理工藝技術(shù)方法。H13鋼是應(yīng)用廣泛的第二代中溫。充分地展開了有關(guān)H13鋼的表面熱處理有關(guān)內(nèi)容;與第2代熱作模具鋼相比,更好的熱強性;④更高的高溫強度和相同的常溫力學(xué)性能。并且具有很好的韌。性的熱擠壓模、熱沖模、熱鍛模、壓鑄模，尤其適合于粉末壓制鍛模.高效率生產(chǎn)、高產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本的重要手段。目前,機械工業(yè)約70%的零件采用模具成型工程機械中履帶式推土機的鏈軌。年模具總產(chǎn)值增長了66倍,每年以大約20%的速度遞增。業(yè)產(chǎn)值約為5萬億日元。冷卻的熱循環(huán)交替作用。當熾熱的金屬放入熱作模具型腔時,型腔表面急劇升溫,溫硬度、沖擊韌性、淬透性和好的熱穩(wěn)定性和抗冷熱疲勞性能等。國內(nèi)模具鋼消費量至少50萬t,其中熱作模具鋼占13%。第三代熱作模具鋼是典UDDEHOLM公司研制的UHBQRO80M和QRO90. 的UHBQRo80M和QRo90SUPREME鋼系列0。選鋼種，已在美國、日本、國瑞典等發(fā)達國家得到廣泛應(yīng)用.熱作模具所要求的使用性能，是第2代性能優(yōu)異的中溫?zé)嶙髂＞咪摗?

　　

【正文】 散 ,結(jié)果Ｎ離子注入后表卷面性能 (尤其是摩擦系數(shù)和耐磨性能 )沒有明顯改善。而Ｓｉ離子注入可使這類高強度鋼表面的摩擦系數(shù)下降 40%～ 80%,耐磨性也有很大提高。 例如 ,Ｓｉ及Ｓｉ +Ｎ離子雙注入Ｈ 13鋼 ,顯微硬度分別達到 10540ＨＶ 9064ＨＶ ,尤以Ｓｉ離子注入效果最好 ,提高幅度達 55%。Ｓｉ及Ｓｉ +Ｎ離子注入都降低摩擦系數(shù)達 40%。耐磨性分別提高 6 2倍和 1 4倍 [19]。金屬蒸汽真空弧放電離子源 (ＭＥＶＶＡ )問世后 ,以ＭＥＶＶＡ源為基礎(chǔ)的注入機由于設(shè)備簡單 ,束流強大 ,效率高 ,成本低 ,為高劑量金屬離子注入模具鋼的表面強化研究提供了有效手段。一些金屬離子 (如Ｔｉ +、Ｗ +、Ｍｏ +、Ｖ +等 )注入Ｈ 13鋼后 ,可以使鋼的表面硬度提高40%以上 ,摩擦 系數(shù)降低 40%～ 80%,耐磨性提高幾至幾十倍 ,耐蝕性能和抗高溫氧化性能都有顯著提 高 [20]。雙離子 (如Ｔｉ +Ｃ、Ｔｉ +Ｎ、Ｍｏ +Ｃ、Ｗ +Ｃ、Ｖ +Ｃ等 )注入Ｈ 13鋼 ,通過調(diào)節(jié)注入離子的不同配比 ,能獲得更加優(yōu)異的注入層 ,性能改善比單注入好。用Ｔｉ +Ｃ和Ｔｉ +Ｎ注入Ｈ 13鋼鋁型材擠壓模 ,模具總的中間使用壽命平均提高了 1 4倍 ,同時改善了鋁型材的表面光潔度 [21]。近年來 ,又開展了金屬離子共注入Ｈ 13鋼的研究 [22],也取得了滿意的結(jié)果。 2 UHB QRO 80M 和 QRO 90 SUPREME熱作模具鋼 QRO80M， QRO 90 SUPREME鋼是第 3代性能更加優(yōu)異的熱作模具鋼 。 傳統(tǒng)的觀念認為，研制高級熱作模具的方法是尋求更高合金含量的鋼。雖然增加合金含量對提高某些性能是有益的，但又會惡化鋼的性能，降低韌性，尤其是導(dǎo)熱性。例如，在 20世紀 70年代初，人們曾一度對高合金馬氏體時效鋼用作壓鑄模感興趣，但它比 H13鋼低得多的導(dǎo)熱性顯著降低了注射速度。因此，致力于 用反傳統(tǒng)的一種全新的方法來研制優(yōu)質(zhì)熱作模具鋼，具有重要的實際意義。 (1) UHB QRO 80M 鋼是瑞典 UDDEHOLM 公司在 20世紀 80年代初開發(fā)的中低合金熱作模具鋼，是在 H10鋼基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。研制者選配這一成分 (表 2)的一個主要依據(jù)是認為 H13的鉻含量 (4， 75％～ 5． 5％ )太高，淬火后回火時，鉻和碳可形成高鉻的碳化物，不利于具有最高抗回火軟化能力的碳化釩的形成，從而降低H13鋼的高溫?zé)釓娦?。因此，含有較少量鉻 (2． 5％ )的 QRO 80M 鋼反比 H13鋼具有更高的熱強性，略高于鎢基熱作模具鋼 3Cr2W8V，并且具有很好的韌性、熱疲勞性，通用性強，特別適用于制作既要耐高溫，又需高韌性、高熱疲勞性的熱擠壓模、熱沖模、熱鍛模、壓鑄模，尤其 適合于粉末壓制鍛模，因這類鍛模通常比普通鍛模與高溫合金接觸的時間更長，需要更高的熱強性?，F(xiàn)在， QRO 80M 鋼的不足之處是生產(chǎn)成本較高，價格超過 H13鋼近 60％。 (2) UHB QRO 90 SUPREME鋼則是一種性能更加優(yōu)異的熱作模具鋼，現(xiàn)已進入商品生產(chǎn)階段。 QRO90 SUPREME鋼在雜質(zhì)含量、顯微組織的均勻性、韌性及塑性方面可與 H13鋼相媲美；另一方面，它具有合金元素最佳平衡的合金組成 ；再就是QRO 90SUPREME鋼的成本與 H13鋼接近，有較好的經(jīng)濟性。目前，瑞典 UDDEHOLM 公司已 用最新的 UHBQRo 90 SUPREME鋼取代 UHB QRo 80M 鋼。 UItB QRO 90 SUPREME鋼的熱處理工藝 QRo 90 SUPREME鋼 (包括 QRo 80M 鋼 )與 H13鋼可以實施同樣的熱處理工藝，甚至能使用同樣的奧氏體化溫度 (表 1)，這就意味著，任何一種針對 H13鋼所研究出的熱處理新工藝，如高溫淬火、雙重淬火控制冷卻速度淬火、深冷處理及復(fù)合化學(xué)處理，也適用于 QRO 90 SUPREME鋼，這是最重要、最具有實際意義的結(jié)論。QRo 90 SUPREME鋼與 H13鋼相比在一 些重要的性能上得到了改進和提高。 (1) 顯微組織： QRo 90 SUPREME鋼和 H13鋼經(jīng)過 1 050℃油淬、 580℃ 2 h和630℃ 2 h回火后，得到的顯微組織是回火馬氏體基體上彌散分布著合金碳化物，但合金碳化物的類型是不同的。 QRO 90SUPREME鋼的含鉻量、含釩量稍有降低，添加了鉬，因鉻的碳化物相對減少了，使碳能充分地和釩、鉬結(jié)合，形成細小的彌散分布的 MC， M2C類型的碳化物。 MC， M， C類型的碳化物較鉻的碳化物穩(wěn)定。當鋼加熱到 (1 050177。 10)℃ 時， QRo 90 SUPREME鋼 中未溶的碳化物較 H13鋼多。此外， QRo 90 SUPREME鋼中加有微量硼，它易于聚集在晶界處，阻礙合金碳化物在晶界處析出，并使晶界原子擴散減慢，所以 QRO 90SUPREME鋼的顯微組織較 H13鋼細，晶粒度分別為 9級和 7～ 8級。 (2) 回火穩(wěn)定性： QRo 90 SUPREME鋼在回火過程中存在二次硬化現(xiàn)象。二次硬化峰對應(yīng)的溫度為 540℃ 左右。當回火溫度超過 550℃ ，硬度逐漸下降，但下降的速度低于 H13鋼。如回火溫度 650℃ ， QRO90 SUPREME鋼的硬度 HRC為 41，而 H13 鋼的硬度 HRC僅 為 36． 5。由此可見， QRo 90 SUPREME鋼的回火穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性優(yōu)于 H13鋼。 (3) 熱疲勞性：經(jīng)過室溫一 (750177。 10)℃ 熱疲勞試驗發(fā)現(xiàn)， QRo 90 SUPREMEM 鋼在疲勞過程中能保持較高的強度和硬度，延緩熱疲勞裂紋的萌生，從而改善 QRo 90 SUPREME鋼的耐熱疲勞性能。 (4) 力學(xué)性能：在常溫下， QRo 90 SUPREME鋼的力學(xué)性能與 H13鋼接近，但高溫強度高于 H13鋼。無缺口沖擊試驗表明， QRo 90 SUPREME鋼的韌性值和各向同性程度甚至在大棒料的中心也與高質(zhì)量的 優(yōu)質(zhì) H13鋼接近。因此說明 QRo90 SUPREME鋼性能更適于熱作模具的工作條件。 (1) H13， QRo 80M， QRo 90 SUPREME等新型熱作模具鋼，已在發(fā)達國家得到廣泛應(yīng)用。 (2) H13鋼是第 2代性能優(yōu)異的中溫 (≤ 600℃ )熱作模具鋼，可用于制造比5CrNiMo， 5CrMnMo鋼有更高強韌性要求的熱鍛模和比 3Cr2W8V 鋼有更高熱疲勞性能要求的熱擠壓模、熱沖模。但 H13鋼在大于 600℃ 時的熱強性欠佳，在壓鑄高熔點合金時， H13鋼就顯得不太合適。 (3) QRO 80M， QRO 90 SUPREME是第 3代性能更加優(yōu)異的熱作模具鋼，可以采用與 H13鋼同樣的熱處理常規(guī)工藝和新工藝方法。與優(yōu)質(zhì)的 H13鋼相比具有更細的顯微組織，更高的回火穩(wěn)定性，更好的熱強度和熱硬度；雖有相同的常溫力學(xué)性能，但有更高的高溫強度。 參考文獻 [1] 潘應(yīng)君 ,吳新杰 ,張細菊 ,等 .Ｈ 13 模具鋼離子滲氮層的組織與性能 .金屬熱處 理 ,2020,28(5)理 :392 [2] 樓芬麗 ,張 開 ,章建華 ,等 .Ｈ 13 鋼的表面處理技術(shù) .金屬熱處理 ,2020,27(6):283 [3] 王智祥 ,張建新 .影響鋁擠壓模具壽命的因素分析 .模 具工業(yè) ,2020(2):494 [4] 彭文屹 ,吳曉春 ,閔永安 ,等 .Ｈ 13 鋼鋁合金壓鑄模的離子氮化 .表面技術(shù) ,2020,31(3):145 [5] 鄧汝榮 ,郭海濤 .鋁型材擠壓模的氣體軟氮化工藝 .鋁加工 ,1998,21(2):286 [6] 王桂堂 ,劉湘杰 .Ｈ 13 模具鋼低溫鹽浴碳氮釩共滲工藝 .模具工業(yè) ,1998,211(9):447 [7] 盧金生 ,陳秀玉 ,顧 敏 .模具鋼離子Ｏ Ｓ Ｎ共滲研究 .金屬熱處理 ,1994,19(2):168 [8] 陳國禧 ,勞麗娟 .Ｓ Ｃ Ｎ共滲工藝在 4Ｃｒ 5ＭｏＶ 1Ｓｉ鋼熱擠壓模 上的應(yīng)用 .金屬熱處理 ,1993,18(8):509 [9] 張照軍 ,張鬲君 .鋁型材熱擠壓模窄縫硫碳氮共滲 .金屬熱處理 ,2020,27(4):371 [10] 陳純馨 ,傅 強 .稀土對Ｈ 13 鋼在鹽浴氮化中的影響 .新技 工藝 ,1999(3):321 [11] 胡正前 ,張文華 .稀土對復(fù)合表面處理Ｈ 13 鋼耐磨性和高溫抗氧化性的影響 .中國稀土學(xué)報 ,1999,17(3):2801 [12] 胡正前 ,張文華 ,馬 晉 .Ｈ 13 模具鋼表面處理和熱疲勞 熱熔損性能 .特殊鋼 ,1997,18(5):241 [13] 劉志蘭 ,王耀宇 ,李 升 ,等 .4Ｃｒ 5ＭｏＳｉＶ 1 鋼熱作模具離子碳氮氧硫硼五元共滲工藝 .金屬熱處理 ,1997,22(8):351 [14] 揭曉華 ,董小紅 ,黃拿燦 ,等 .Ｈ 13 鋼碳、氮、氧、硫、硼五元共滲層的性能研究 .金屬熱處理 ,2020,27(7):211 [15] 韋綠梅 .Ｈ 13 ＲＥ熱作模具鋼激光淬火處理組織和性能研究 .機械工程材料 ,1996,20(4):311 [16] 陳 浩 ,潘春旭 ,潘 鄰 ,等 .激光熔覆耐磨涂層的研究進展 .金屬熱處理 ,2020,27(9):51 [17] 朱蓓蒂 ,彭英姿 ,陶曾毅 ,等 .Ｈ 13 模具鋼表面激 光熔覆鈷基合金的研鋼 ,1994,15(5):381 [18] 鄒建新 ,吳愛民 ,劉振民 ,等 .Ｈ 13 鋼電弧沉積鋁膜及強流脈沖 電子束后處理的復(fù)合 性研究 .真空科學(xué)與技術(shù) ,2020,23(2):911 [19] 李永良 ,林文廉 .(Ｓｉ ,Ｎ )離子注入Ｈ 13 鋼注入層微觀結(jié)構(gòu)和摩擦學(xué)性能研究 .真空電子技術(shù) ,1997(5):162 [20] 李永良 ,李維超 ,周 固 ,等 .Ｃ +Ｔｉ雙離子注入Ｈ 13 鋼抗腐蝕結(jié)構(gòu)的分析 .核技術(shù) ,2020,24(1):332 [21] 沈麗如 ,鐵 軍 ,董玉英 ,等 .鋁型材擠壓模具離子注入表面強化 .真空 ,2020(3):372 [22] 馬芙蓉 ,張通和 ,梁 宏 ,等 .碳、鎢離子共注入Ｈ 13 鋼表面改性的研究 .北京師范大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版 ),2020,38(1):45 致謝 在此 ,向幫助這篇論文順利完成的導(dǎo)師和同學(xué)表示感謝 !