合金工具鋼簡(jiǎn)稱(chēng)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(wú)磁模具鋼、塑料模具鋼。
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(xué)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(xué)者對它進(jìn)行了廣泛的研究,并在探究化學(xué)成分的改進(jìn)。鋼的應用廣泛和具有優(yōu)良的特性,主要由鋼的化學(xué)成分決定的。當然鋼中雜質(zhì)元素必須降低,有資料表明,當Rm在1550MPa時(shí),材料含硫量由0.005%降到0.003%,會(huì )使沖擊韌度提高約13J。
十分明顯,NADCA 207-2003標準就規定:優(yōu)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(shí)具有較好的強度和硬度,高的耐磨性的韌性,優(yōu)良的綜合力學(xué)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(jìn)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(guān)系曲線(xiàn)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(jìn)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(guò)程中在淬火馬氏體基體上彌散析出產(chǎn)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(lái)決定熱作模具鋼的性能。由此可見(jiàn),鋼中的含C量不能太低。
H13模具鋼熱處理工藝
1. 化學(xué)熱處理
H13鋼若進(jìn)行氣體滲氮或氮碳共滲可使模具進(jìn)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(chǎng)上供應的H13鋼鋼材和模坯,在鋼廠(chǎng)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(wú)需再進(jìn)行退火。但制造廠(chǎng)進(jìn)行改鍛后破壞了原來(lái)的組織和性能,增加了鍛造應力,必須進(jìn)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(jìn)行兩次。在500℃回火時(shí),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(kāi)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(jìn)行兩次預熱(600~650℃,800~850℃),以減少加熱過(guò)程產(chǎn)生熱應力。