H13工具钢热处理技术
发布时间：2021-05-26 14:52:05点击率：0
H13工具钢经过热处理后可获得出色的性能，例如高强度，红色硬度和高冲击韧性。从分析H13钢的化学成分开始，选择高温球 退火，淬火和回火 作了辅助说明，提供了工艺数据，并给出了从中获得的五种生产实践经验。
H13钢因其在高温下具有良好的冲击韧性，耐磨性，延展性，热硬度以及应用压铸，锻造模和挤压模制造而在国际上被广泛使用。本文介绍了H13钢在锻造变更后的热处理工艺。
1，钢的化学成分
H13钢是美国国家标准ANSI钢，等效于中国GB / T1299 4Cr5MoSiV1。H13钢中的Cr，Mo，Si，V等合金元素[1]，如表1所示，除Si元素不形成碳化物外，Cr，Mo，V三个元素将与碳结合形成特殊的碳化物，这些特殊的碳化物会提高钢的抗回火性。
化学成分表1 H13工具钢。
Cr的影响：Cr与碳形成特殊的碳化物，碳化铬作为奥氏体的固溶体可以增加过冷奥氏体的稳定性。当它溶解在回火马氏体中有助于增强其促进二次硬化作用的能力时，更多的Cr主要目的是提高H13钢的淬透性，高温强度和高温抗氧化性[2]。
Mo的影响：Mo是碳化物形成元素，在H13钢中可以提高钢的回火稳定性和耐磨性。
Si的影响：增加钢的强度，硬度和抗回火性，同时削弱热处理炉的氧化气氛。
效果五：降低钢的热敏性，提高钢的回火稳定性和二次硬化效果，分散的碳化钒颗粒可大大提高钢的耐磨性。
2，热处理工艺的选择
2.1，临界点
热处理温度，冷却方式取决于钢的临界转变点和等温转变图。1）H13钢的临界点：Ac1,850〜885℃，Ac3：910℃。2）冷却转变临界点：Ar1,700℃；Ar3,820℃；女士，335℃。3）奥氏体化温度：1010℃。
2.2，退火
为了使H13钢锻件消除应力，改善组织，细化晶粒，降低硬度，易于加工，需要进行退火处理。H13合金元素在缓慢加热时变化较大，因此不能并且应与常规退火温度球一起使用退火，使合金碳化物形成均匀的粒状材料，从而得到细小的粒状珠光体。高温球的退火温度应略高于钢的Ac1临界点的加热温度，保持在同一温度下，有利于保留未溶解的碳化物颗粒，在冷却过程中，这些点可成为核的粒状结构，保证均匀细颗粒结构。
冷却球退火中的Ar相变点应在等温区进行处理，促使细粒珠光体的形成和碳化物细小颗粒的聚集有助于降低硬度，便于加工。
2.3，淬火
H13钢具有良好的淬透性，对厚度小于150毫米的零件进行油淬以达到均匀的硬度。但是由于钢中含有Mn，Si元素易于氧化和脱碳。在生产实践中，建议的盐浴，可控气氛热处理， 真空热处理 也可用于防覆盖或涂层脱碳保护。
选择1030℃的淬火温度可获得54〜55 HRC的硬度，1 040℃的晶粒开始长大。建议热处理温度范围为1030〜1040℃。当将Ac3预冷至20〜30℃（950〜980℃）以上时，也应特别注意，以减少应力集中，从而避免开裂。
2.4，回火
为了消除应力并提高H13的韧性，锻件在高温下必须回火。使用H13钢的合金元素具有良好的抗回火和二次硬化效果，使用二次回火可以提高模具寿命。回火温度为（580±20）℃，硬度为47〜52 HRC。回火后组织为回火马氏体和少量粒状碳化物。
3.结论
热处理后的H13钢具有良好的红色硬度，高温韧性和抗热疲劳性。为保证热处理质量，生产中应注意以下几点：
1）原材料检查：需要进行宏观缺陷检查，以发现诸如炉渣，中心收缩，折叠，表面裂纹等缺陷。
2）锻造后应缓慢锻造或冷却炉冷，并及时退火。
3）H13钢易于氧化和脱碳，因此在软点后应增加模具毛坯余量，以避免硬化。
4）模具返工后必须进行低温退火，以免再次淬火开裂。
5）在热处理作业期间，应严格按照使用说明书进行。
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H13钢因其在高温下具有良好的冲击韧性，耐磨性，延展性，热硬度以及应用压铸，锻造模和挤压模制造而在国际上被广泛使用。本文介绍了H13钢在锻造变更后的热处理工艺。
1，钢的化学成分
H13钢是美国国家标准ANSI钢，等效于中国GB / T1299 4Cr5MoSiV1。H13钢中的Cr，Mo，Si，V等合金元素[1]，如表1所示，除Si元素不形成碳化物外，Cr，Mo，V三个元素将与碳结合形成特殊的碳化物，这些特殊的碳化物会提高钢的抗回火性。
化学成分表1 H13工具钢。
Cr的影响：Cr与碳形成特殊的碳化物，碳化铬作为奥氏体的固溶体可以增加过冷奥氏体的稳定性。当它溶解在回火马氏体中有助于增强其促进二次硬化作用的能力时，更多的Cr主要目的是提高H13钢的淬透性，高温强度和高温抗氧化性[2]。
Mo的影响：Mo是碳化物形成元素，在H13钢中可以提高钢的回火稳定性和耐磨性。
Si的影响：增加钢的强度，硬度和抗回火性，同时削弱热处理炉的氧化气氛。
效果五：降低钢的热敏性，提高钢的回火稳定性和二次硬化效果，分散的碳化钒颗粒可大大提高钢的耐磨性。
2，热处理工艺的选择
2.1，临界点
热处理温度，冷却方式取决于钢的临界转变点和等温转变图。1）H13钢的临界点：Ac1,850〜885℃，Ac3：910℃。2）冷却转变临界点：Ar1,700℃；Ar3,820℃；女士，335℃。3）奥氏体化温度：1010℃。
2.2，退火
为了使H13钢锻件消除应力，改善组织，细化晶粒，降低硬度，易于加工，需要进行退火处理。H13合金元素在缓慢加热时变化较大，因此不能并且应与常规退火温度球一起使用退火，使合金碳化物形成均匀的粒状材料，从而得到细小的粒状珠光体。高温球的退火温度应略高于钢的Ac1临界点的加热温度，保持在同一温度下，有利于保留未溶解的碳化物颗粒，在冷却过程中，这些点可成为核的粒状结构，保证均匀细颗粒结构。
冷却球退火中的Ar相变点应在等温区进行处理，促使细粒珠光体的形成和碳化物细小颗粒的聚集有助于降低硬度，便于加工。
2.3，淬火
H13钢具有良好的淬透性，对厚度小于150毫米的零件进行油淬以达到均匀的硬度。但是由于钢中含有Mn，Si元素易于氧化和脱碳。在生产实践中，建议的盐浴，可控气氛热处理， 真空热处理 也可用于防覆盖或涂层脱碳保护。
选择1030℃的淬火温度可获得54〜55 HRC的硬度，1 040℃的晶粒开始长大。建议热处理温度范围为1030〜1040℃。当将Ac3预冷至20〜30℃（950〜980℃）以上时，也应特别注意，以减少应力集中，从而避免开裂。
2.4，回火
为了消除应力并提高H13的韧性，锻件在高温下必须回火。使用H13钢的合金元素具有良好的抗回火和二次硬化效果，使用二次回火可以提高模具寿命。回火温度为（580±20）℃，硬度为47〜52 HRC。回火后组织为回火马氏体和少量粒状碳化物。
3.结论
热处理后的H13钢具有良好的红色硬度，高温韧性和抗热疲劳性。为保证热处理质量，生产中应注意以下几点：
1）原材料检查：需要进行宏观缺陷检查，以发现诸如炉渣，中心收缩，折叠，表面裂纹等缺陷。
2）锻造后应缓慢锻造或冷却炉冷，并及时退火。
3）H13钢易于氧化和脱碳，因此在软点后应增加模具毛坯余量，以避免硬化。
4）模具返工后必须进行低温退火，以免再次淬火开裂。
5）在热处理作业期间，应严格按照使用说明书进行。
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