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H13模具鋼鑄造工藝研究及熱處理手段

點擊次數:789  更新時間:2023-07-05

H13鋼是美國牌號,相當于我國的4Cr5MoSiV1鋼,是5%Cr系中的中碳中合金熱作模具鋼,已大量用于熱鍛模具。該鋼具有優異的韌性和良好的冷熱疲勞性能,在600℃工作條件下的機械性能與室溫下的機械性能基本相同,適用于制造工作溫度在600℃以下,對韌性和塑性要求較高的模具。


H13鋼


用H13鋼替代5CrNiMo、5CrMnMo制造汽車連桿、曲軸的鍛模,模具使用壽命有明顯提高,用該鋼制造的鋁合金壓鑄模具和鋁型材擠壓模具的使用壽命也較高。另外,該鋼還可以作塑料模具。目前,該鋼的優良性能已在國內得到了廣泛認可,用量已呈上升趨勢。但是,H13鋼的鍛造工藝性能差,其鍛造溫度范圍很窄,只有150-200℃。由于該鋼硬而脆,鍛造時極易產生裂紋。如果鍛造工藝安排不當,就會產生廢品。目前我國鍛造此鋼的經驗很少,為此經我公司有關工程技術人員集體討論研究,制定了一套最佳的鍛造工藝方案。盡量減少裂紋產生的可能性,從而降低廢品率。


H13鋼的化學成分如下:%


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;


手持式X射線熒光光譜儀可快速辨別H13模具鋼牌號


SPECTRO xSORT與同類產品相比,在幾秒鐘時間內可以提供實驗室級的分析結果。經過優化的SPECTRO xSORT光譜儀現已能滿足現場連續高強度測量作業需要。


手持式X射線熒光光譜儀可快速辨別H13模具鋼牌號


快速的進行合規篩查和測試 SPECTRO


xSORT EDXRF手持式光譜儀,是相關合規作業的得力助手。與傳統的同類手持式設備相比,xSORT可在有限的工作周期內完成更多次的樣品測試。


靈活的適用于各種類型的樣品檢測 


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SPECTRO xSORT的安裝十分簡單且操作效率。操作人員無需在不同材料間切換檢測方法,也無需分析時更無需復雜的氣體吹掃或真空系統。在進行RoHS合規篩選時,SPECTRO xSORT光譜儀可以將測試結果與存儲的極限值進行比較,并給出相應比較結果(高于極限,低于極限或不確定)


H13鋼鍛造工藝研究


從H13化學成分可以看出,它含有較高的鉻、鉬和釩。它的鉻含量是其它常用模具鋼如5CrNiMo、5CrMnMo鉻含量的4-5倍,它的鉬含量也是5CrNiMo、5CrMnMo鉬含量的4-5倍,H13鋼的釩含量是常用模具鋼如3Cr2W8V釩含量的3-4倍。根據有關資料介紹,當鉬含量低于0.6%時,鋼的強度和硬度隨鉬含量的增加而增加,鋼的塑性也隨鉬含量的增加而上升,但當鉬含量高于0.6%時,鋼的強度和硬度隨鉬含量的增加而增加,而鋼的塑性開始隨鉬含量的增加而下降。在一般合金鋼中,釩的含量一般不高于0.3%,若釩含量越高,則鋼的強度、硬度越高,變形抗力越大。因此,該鋼變形困難,并且在鍛造過程中極易產生裂紋。


一、鍛H13鋼產生裂紋的原因有以下幾種情況


1、坯料裝爐溫度過高


該鋼的導熱性能差。如果爐溫過高,坯料裝爐后,坯料表面與心部溫差大,造成內應力過大產生裂紋。


2、加熱溫度過高


當加熱溫度高于1150℃時,坯料的晶粒易粗大,鍛造時,受打擊部位由于打擊效應而溫度升高,造成局部晶粒粗大加劇而產生裂紋。


3、終鍛溫度過低


當鍛造溫度低于900℃時,此鋼的變形抗力增大,因該鋼硬而脆,強行打擊易產生裂紋。


4、打擊效應 


在鐓粗時,如果L<D<2L(其中D為坯料直徑,L為上砧寬度),則坯料心部受打擊時間長,由于打擊效應,坯料心部溫度升高,心部與其四周的溫差增大,造成內應力過大而在坯料心部產生弧形裂紋。


5、棱角裂紋


鍛造時,由于坯料棱角處溫度降低快,使其變形抗力增大,易在棱角周圍產生裂紋。


6、鍛后冷卻不當


二、鍛H13鋼產生提高鍛件的成品率應該怎么做 


鍛造后,如果鍛件冷卻速度過快,鍛件的表面和心部產生的溫差大,由于鍛造后組織應力和溫度應力疊加,造成內應力過大而產生裂紋。 


為此,在鍛造工藝上,針對裂紋產生的各種可能性,我們分別采取相應的措施,避免裂紋的產生,提高鍛件的成品率。


1、低溫裝爐


裝爐時,爐溫要低于500℃。冬季準備加熱的鋼錠要提前48小時運至室內,待其溫度達到室溫后方可裝爐。


2、嚴格控制加熱溫度


用高溫測溫儀控制,確保加熱溫度不超過頂溫1150℃。


3、嚴格控制鍛造溫度


用高溫測溫儀控制鍛造溫度在900-1100℃范圍內。在此區間內,該鋼的塑性較好。若坯料溫度低于900℃,要及時返爐加熱,適當增加鍛造火次。


4、勤翻轉


鍛造時,對坯料要勤翻轉,避免局部受打擊時間過長,產生打擊效應。


5、勤倒棱


鍛造時,對坯料要勤倒棱,盡量減少棱角的數量。


6、鍛后緩冷


鍛后對鍛件采取灰冷的方式進行緩慢冷卻。


三、H13模具鋼熱處理


H13模具鋼有較高的韌性、淬透性和耐冷熱疲勞性能,不易產生熱疲勞裂紋。這些特點也是由H13熱處理工藝決定的。


H13模具鋼熱處理 


1、退火工藝


H13模具鋼屬于共析鋼,采用常規退火或等溫球化退火。H13模具鋼的退火工藝為:850~900℃×3~4h,保溫結束后隨爐冷到500℃以下出爐空冷;等溫球化退火藝:845~900℃×2~4h/爐冷+700~740℃×3~4h爐冷,≤40℃/h,≤500℃出爐空冷。H13模具鋼經退火處理后,適宜的組織由球狀珠光體和少量粒狀碳化物組成,要求熱處理硬度達到HB192~229,可以獲得較好的加工性能。對于質量要求較高的H13鋼模具,還應進行防止白點退火。


2、淬火工藝


H13模具鋼的淬火回火工藝可以采用鹽浴爐、真空爐和流動粒子爐加熱,模具表面光潔,熱處理變形小,零件壽命長。特別是外熱式剛玉流動粒子爐保護加熱,吸收了鹽浴爐和真空爐加熱的共同優點,很適合熱作模具鋼的熱處理加熱。


H13模具鋼采用鹽浴爐作為加熱設備時的通用淬火工藝是:400~500℃預熱,650~840℃預熱,1020~1050℃奧氏體化,保溫結束后可視使用性能要求采用空淬、油淬、氣淬或分級淬火,分級溫度可取500~540℃。


3、回火工藝


H13模具鋼淬火后應進行2~3次回火,以期獲得所要求的力學性能。淬火后的模具溫度在低于70℃時就應盡快回火,這對尺寸較大、形狀復雜的熱作模具尤為重要。同時,為避免熱作模具回火時重新產生殘余應力,回火加熱和冷卻應緩慢進行。


H13模具鋼的回火工藝應根據熱作模具的工作條件和具體的失效形態來確定回火溫度和硬度。一般優質H13模具鋼大都采用540~650℃×3h高溫回火,以提高模具的韌性和減少殘余奧氏體(Ar)在模具鋼中發生轉變而引起脆性。



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