H13钢特大型模具的热处理

舍全舍舍仝全舍一工艺一H13钢特大型模具的热处理蒋世伟，周国星1洛阳恒焱热处理有限公司，河南洛阳471022；2南阳二机石油装备集团有限公司，河南南阳473006摘要研究了H13钢的热处理工艺参数和所获得的显微组织和力学性能。选用合理的工艺参数对尺寸为4200MMX2200MM550MM的H13钢特大型模具进行了热处理。结果表明，H13钢特大型模具经1040OC加热、油冷，580回火两次后，硬度为4345HRC，RD02为1354MPA，R为1555MPA，A为115，Z为47，且组织均匀，满足技术要求，模具寿命大大提高。关键词H13钢；特大型模具；热处理中图分类号TG16241文献标识码A文章编号10081690201504004104HEATTREATMENTOFESPECIALLYLARGESIZEDH13STEELDIEJIANGSHIWEI。ZHOUGUOXING1LUOYANGHENGYANHEATTREATMENTCO，LTD，LUOYANG471022，HENANCHINA；2RGPETROMACHINARYGROUPCO，LTD，NANYANG473006，HENANCHINAABSTRACTHEATTREATMENTPROCESSPARAMETERSANDRESULTINGMIEROSTRUETUREANDMECHANICALPROPERTIESWEREINVESTIGATEDFORH13STEE1ESPECIALLYLARGESIZEDDIEOFTHEH13STEELMEASURING4200MMBY2200MMBY550MMHIGHWASHEATTREATEDACCORDINGTOTHESELECTEDREASONABLEPROCESSPARAMETERSTHERESULTSSHOWTHATTHEESPECIALLYLARGESIZEDDIEOFH13STEELHEATTREATEDBYHEATINGAT1040ANDOILCOOLINGFOLLOWEDBYTWOSEPARATETEMPERINGTREATMENTSAT580OCEXHIBITSASHARDNSSAS43TO45HRC，R加2AS1354MPA，RAS1555MPA，AAS115，ANDZAS47，ASWELLASUNIFORMMICROSTRUCTURE，CONFORMINGWITHTHESPECIFICATION，ANDCONSIDERABLYPROLONGINGSERVICELIFEOFTHEDIEKEYWORDSH13STEEL；ESPECIALLYLARGESIZEDDIE；HEATTREATMENT近年来随着工业的发展，锻件重量越来越大，质量要求也越来越高，与之配套热压模具不断增大，特别是H13钢模具，应用广泛，有些大型模具所承受的压力达4万吨或更高。本文对H13钢热处理工艺参数、显微组织和性能进行了研究。同时选取合理的工艺参数，对尺寸为4200MMX2200MM550MM的H13钢特大型模具进行热处理。此模具设计要求为硬度4045HRC、力学性能R加21250MPA、R1350MPA、A9、Z3O。1试验材料与方法试验的研究的材料为H13钢，主要化学成分见表1。试样尺寸为550MMX550MM550MM设计要求力学性能、晶粒度取样部位距模具表面90RAIN。采用35M45M井式周期电炉加热，其功率为900KW，采用PID可控硅全自动系统控温，其控温精度在2范围内。利用Z2000型拉伸机进行力学性能测试，检测要求依据GBT22812010金属材料拉伸试验第1部分室温试验方法。使用LEICADMI5000M金相显微镜观察显微组织，检测标准检测依据GBT133202007钢质模锻件金相组织评级图及评定方法。观察显微组织浸蚀剂用4硝酸酒精，观察晶粒度的浸蚀剂用苦味酸5G洗涤剂10M1水200ML。2工艺试验及结果21淬火温度对H13钢的影响H13钢在10001100范围内随淬火温度的收稿日期20150128作者简介蒋世伟1964一，男，河南洛阳人，主要从事大型模具、齿轮的材料选择及热处理。联系方037967312808热处理2015年第30卷第4期41表1H13钢的化学成分质量分数。TABLE1CHEMICALCOMPOSITIONOFTHEH13STEELMASSFRACTION，CSIMNCRMOVSPCUNI标准值032045080120020050475550110175080120O0030015O25025实际值03909902951612308700030008006022升高，抗拉强度、屈服强度呈上升趋势，断后伸长率呈波浪式见图1，硬度随淬火温度的升高而升高见图2。H13钢在10001060范围内淬火，晶粒度几乎没有变化，均在910范围内，淬火温度一旦超过1060后晶粒便迅速长大，晶粒度对钢的塑性和韧性都有很大影响，如图3所示。淬火温度为1040，淬火态显微组织见图4，组织为细针状塞想温度图1H13钢的力学性能与淬火温度的关系FIG1EFFECTOFAUSTENITIZINGTEMPERATUREONMECHANICALPROPERTIESFORTHEH13STEEL器黑皿星图2H13钢的硬度与淬火温度的关系FIG2EFFECTOFAUSTENITIZINGTEMPERATUREONHARDNESSFORTHEH13STEEL温度C图4H13钢1040淬火态显微组织X500FIG4MICROSTRUCTUREOFTHEH13STEELQUENCHEDFROM1040500马氏体、碳化物和残留奥氏体，马氏体长为1级左右，碳化物较多，形状为点状。22回火温度对H13钢的影响H13钢在1040淬火、不同回火温度与硬度的关系见图5。由图5可知，随回火温度的升高，硬度开始下降，但下降到一定程度后硬度又开始上升。在520左右回火时，硬度达到最高值，之后随回火温度的升高，硬度开始下降。表2为H13钢1040淬火、不同温度回火时的室温力学性能。图6为H13钢在1040淬火、580回火后的硬度分布曲线，由图可知5501TLLN的整个截面硬度几乎没有变化。图7在1040淬火十580二次回火后的显微组织，为回火托氏体回火索氏体。3H13钢特大型模具热处理由于H13钢碳化物易带状偏析，亚稳定共晶碳化物，因此要进行充分锻造，以减少模具淬火开裂和图3H13钢淬火温度与晶粒度的关系图51040淬火的H13钢回火温度与硬度的关系FIG3EFFECTOFA