如何防止H13模具钢早期失效?

如何防止H13模具钢早期失效?

如何防止H13模具钢早期失效?
H13(4Cr5MoSiV1)是国际上普遍使用的热作模具钢,H13具有较高的热强度和硬度、较高的耐磨性和韧性,以及很好的耐热疲劳,广泛应用于各种锻模、热挤压模,以及铝,铜和合金的压铸模具中。热作模具钢工作时承受很大的冲击载荷、强烈的摩擦、剧烈的冷热循环引起的热应力及高温氧化,常出现崩裂、塌陷、磨损和龟裂等失效形式。
H13工艺控制措施
从H13钢的化学成分和组织特点可以看出,热加工时对H13钢模具的组织和性能产生很大的影响。为了防止H13钢模具早期失效,延长使用寿命,所以必须制定一个科学合理的热加工工艺。
1.锻造工艺
H13钢合金元素含量高,导热性差,共品温度比较低,容易引起过烧。对于直径>70mm的坯料,应先在
800~900℃区问预热,然后在始锻温度1065~1175℃加热,锻造时进行多次拔长镦粗,总锻造比>4。
2.球化退火工艺
球化退火工艺的目的是均匀组织,降低硬度,改善切削加工性能,为淬火和回火做组织准备。球化退火工艺是在845~900℃保温1h+1min/mm,然后炉冷至720~740℃等温2h+1min/mm,最后炉冷至500℃出炉空冷,球化退火组织为粒状珠光体,硬度<229HBW。球化质量可按GB/T 1299-2000标准的第一级别图进行评定。
3.淬火和回火工艺
H13钢的最佳热处理工艺是:1020~1080℃ 加热后油冷淬火或分级淬火,然后进行560~600℃两次回火;显微组织为回火托氏体+回火索氏体+剩余碳化物,显微硬度为48~52HRC。对于要求热硬性高的模具(压铸模)可取上限加热温度淬火。对于要求韧性为主的模具(热锻模)可取下限加热温度淬火。
此外,提高H13钢的洁净度,降低硫含量是提高H13钢模具寿命特别有效的措施。优质H13钢的 =0.005%~0.008%。H13钢是合金元素含量较高的过共析钢,在冶炼、铸造时会出现碳化物偏析,钢锭经锻轧后形成粗大的碳化物偏析带。碳化物偏析带和铸造残留的树枝晶、缩孔、疏松和夹杂直接影响H13钢模具的组织及性能,是模具早期失效的重要原因之一。对原材料化学成分和冶金质量的分析可以评定原材料是否合格,从而可用来指导制定科学合理的锻造工艺和热处理工艺。
H13的化学成分特点
(1)中碳,W =0.32%~0.45%,以保证高硬度、高韧性和较高的热疲劳抗力。
(2)加入较多提高淬透性的元素Cr、Mn、Si。Mn可以改变钢在凝固时所形成的氧化物的性质和形状,避免S在晶界上形成低熔点的FeS,而以具有一定塑性的MnS存在,从而消除硫的有害影响,改善H13钢的热加工性能;Cr和Si可以提高回火稳定性。
(3)加入产生二次硬化的元素Mo、V,能防止第二类回火脆性,提高回火稳定性。


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