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熱作H13模具鋼有哪些用途和特性?

點擊次數:360  更新時間:2023-07-25

合金工具鋼簡稱合工鋼,是在碳工鋼的基礎上加入合金元素而形成的鋼種。其中合工鋼包括:量具刃具用鋼、耐沖擊工具用鋼、冷作模具鋼、熱作模具鋼、無磁模具鋼、塑料模具鋼。


熱作模具鋼.jpg


H13是熱作模具鋼,執行標準GB/T1299—2000。


統一數字代號T20502。牌號4Cr5MoSiV1。


H13模具鋼化學成分


C0.32~0.45,Si0.80~1.20,  Mn0.20~0.50, Cr4.75~5.50,    


Mo1.10~1.75, V0.80~1.20,  p≤0.030,    S≤0.030;


H13鋼是C-Cr-Mo-Si-V型鋼,在世界上的應用非常普遍,各國許多學者對它進行了廣泛的研究,并在探究化學成分的改進。鋼的應用廣泛和具有優良的特性,主要由鋼的化學成分決定的。當然鋼中雜質元素必須降低,有資料表明,當Rm在1550MPa時,材料含硫量由0.005%降到0.003%,會使沖擊韌度提高約13J。


十分明顯,NADCA 207-2003標準就規定:優級(premium)H13鋼含硫量小于0.005%,而超級(superior)的應小于0.003%S和0.015%P。


H13模具鋼特性


電渣重熔鋼,該鋼具有高的淬透性和抗熱裂能力,該鋼含有較高含量的碳和釩,耐磨性好,韌性相對有所減弱,具有良好的耐熱性,在較高溫度時具有較好的強度和硬度,高的耐磨性的韌性,優良的綜合力學性能和較高的抗回火穩定性。


H13模具鋼用途


H13模具鋼系引進美國的H13空淬硬化熱作模具鋼。用于制造沖擊載荷大的鍛模,熱擠壓模,精鍛模;鋁、銅及其合金壓鑄模。


其性能、用途和4Cr5MoSiV鋼基本相同,但因其釩含量高一些,故中溫(600度)性能比4Cr5MoSiV鋼要好,是熱作模具鋼中用途很廣泛的一種代表性鋼號。


H13模具鋼硬度分析


鋼中含碳量決定淬火鋼的基體硬度,按鋼中含碳量與淬火鋼硬度的關系曲線可以知道,H13模具鋼淬火硬度在55HRC左右。對工具鋼而言,鋼中的碳一部分進入鋼的基體中引起固溶強化。另外一部分碳將和合金元素中的碳化物形成元素結合成合金碳化物。


對熱作模具鋼,這種合金碳化物除少量殘留的以外,還要求它在回火過程中在淬火馬氏體基體上彌散析出產生兩次硬化現象。從而由均勻分布的殘留合金碳化合物和回火馬氏體的組織來決定熱作模具鋼的性能。由此可見,鋼中的含C量不能太低。


H13模具鋼熱處理工藝


1. 化學熱處理


H13鋼若進行氣體滲氮或氮碳共滲可使模具進一步強化,但其氮化溫度不應高于回火溫度,以保證心部強度不降低,從而提高模具的使用壽命。


2. 預先熱處理


市場上供應的H13鋼鋼材和模坯,在鋼廠都已作好退火熱處理,保證了具有良好的金相組織,適當的硬度,良好的加工性,無需再進行退火。但制造廠進行改鍛后破壞了原來的組織和性能,增加了鍛造應力,必須進行重新退火。

等溫球化退火工藝為:860~890℃加熱保溫2h,降溫到740~760℃等溫4h,爐冷到500℃左右出爐。


3. 淬火及回火


要求韌性好的模具淬火工藝規范:加熱溫度1020~1050℃,油冷或空冷,硬度54~58HRC;要求熱硬性為主的模具淬火工藝規范、加熱溫度1050~1080℃,油冷,硬度56~58HRC 


推薦回火溫度


530~560℃,硬度48~52HRC;回火溫度560~580℃;硬度47~49HRC。


回火應進行兩次。在500℃回火時,出現回火二次硬化峰,回火硬度最高,峰值在55HRC左右,但韌性最差。因此,回火工藝應避開500℃左右為宜。根據模具的使用需要,在540~620℃范圍內回火較好。 


淬火加熱應進行兩次預熱(600~650℃,800~850℃),以減少加熱過程產生熱應力。

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