H13大型模具热处理.doc

H13特大型模具的热处理洛阳恒焱热处理有限公司 蒋世伟 邮编471022摘要 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，与之配套热压模具越来越大，所承受的压力达四万吨或更高。本文通过对H13热处理工艺参数与机械性能的关系的试验研究，确定了合理的热处理工艺。成功研制了材料H13，硬度要求HRC40-45，外形尺寸4200*2200*550mm，压机为四万吨油压机，成型材料是耐高温合金压机模具。在生产应用中，取得了良好的效果。关键词 特大型模具 H13 热处理一H13的主要化学成分及临界点H13的主要化学成分元素CSiMnCrMoV标准值0.32-0.450.80-1.200.20-0.504.75-5.501.10-1.750.80-1.20实际值0.390.990.295.161.230.87H13钢等温转变曲线和连续冷却转变曲线。 H13钢的临界点Ac1 850 Ac3 910 Ar1 700 Ar3 820 Ms 335二工艺试验及结果1. 淬火温度对H13的影响1）.H13不同淬火温度对硬度影响2）.H13不同淬火温度对机械性能的影响在1000-1100范围内随淬火温度的升高，H13的抗拉强度。屈服强度呈上升趋势，延伸率呈波浪式；洛氏硬度随淬火温度的升高而升高，这是随着淬火温度的升高，加速碳化物的溶解，使淬火后的马氏体中碳和合金元素增加，从而提高了淬火后的强度和硬度。3）.H13不同淬火温度对晶粒度影响H13的晶粒度在1000-1060范围内加热淬火，晶粒度几乎没有变化，一旦超过1080后便开始长大。对钢的塑性和韧性都有很大影响。所以合理的淬火温度为10401040淬火组织 1080淬火组织腐蚀剂：苦味酸水溶液 放大倍数5002回火温度对H13的影响1）.H13在1040下淬火，回火温度对硬度影响回火 在1040淬火后，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，约在520左右回火时，硬度达到最高值，之后随回火温度的升高，硬度又开始下降。这是因为随着回火温度的升高，马氏体中析出碳化物，马氏体中含碳量下降，钢的硬度下降。当回火温度升高到一定温度时，从马氏体中析出了特殊碳化物，造成“二次硬化”，使硬度再次升高。2）.H13在1040下淬火，不同回火温度下室温拉伸性能回火温度Rp(Mpa)Rm(Mpa)A(%)Z(%)5501650183046.58.86001220138051.113根据回火温度与硬度和机械性能的关系，满足HRC40-45的硬度，回火温度在580左右为宜。3）. H13硬度分布曲线 在1040下淬火，580回火试块尺寸550*550*550mm的硬度分布三结果分析 H13钢属于中碳高合金钢，它具有（1）高硬度高强度和高韧性；（2）高淬透性，厚度550mm模具表面硬度和心部硬度基本一致。(3)优良的抗热裂性；(4)高温下具有高的抗软化性能；(5)良好的加工性。H13钢中的碳化物大部分是M23C6型铬的碳化物，还有少量的M6C和MC型碳化物。将钢加热到1050-1070，M23C6型铬的碳化物急剧溶解，加热到1110时基本溶完，因此最佳的奥氏体化温度应选择在1020-1080范围内为宜，从1080加热开始，奥氏体晶粒将明显长大。对于要求热硬性为主的模具，应选在1050-1080加热，油冷淬火后硬度可达53-55HRC，晶粒度9级，组织为细针马氏体+未溶碳化物+残余奥氏体。马氏体长为1.5-2级，未溶碳化物程点状，数量不多。对于要求韧性较好的模具，可选择1020-1050，油淬火后硬度为50-54HRC，晶粒度9-10级，组织为细针马氏体+未溶碳化物+残余奥氏体。马氏体长为1级左右，碳化物较多，但仍为点状。四模具热处理一H13钢的锻造 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应力集中。锻造加热温度1110-1160，始锻温度1060-1150，終锻温度850。模坯要进行六面锻造，锻造比大于5.锻后退火 锻造后应立即进行球化退火。球化退火温度不宜过高，过高时较多的碳化物溶入了奥氏体，使奥氏体中合金元素Cr、Mo、V及碳的含量大大提高，奥氏体稳定性增加，很难达到球化退火的目的。理想的球化退火工艺：880加热，保温8h，降至750，在等温20h炉冷到500左右出炉。退火后组织为点状和小球状珠光体。退火后的硬度HB196-218范围内。退火后的组织照片 球化组织腐蚀剂：苦味酸水溶液 放大倍数500根据模具的硬度和韧性要求，我们选定淬火温度为1040。由于H13钢合金元素多，保证传热均匀，减少应力，应采取2次预热，缓慢升温（60/h）在650保温4小时，再缓慢升温（60/h）在850保温4小时，升至淬火温度1040保温6h.淬火 对于这种特大型模具，为了使硬度均匀，避免心部出现贝氏体和过多的残余奥氏体，采用油冷的方法比较合适。根据硬度要求，选择580回火，回火保温时间36小时，为减少残余奥氏体量，再进行一次补充回火，回火温度560，保温时间28小时。模具在1040温度下淬火，580二次回火后金相组织。图腐蚀剂：4%硝酸酒精溶液 放大倍数500 经检验热处理后的硬度43-45HRC。热处理后机械性能Rp=1354MPa Rm=1555M