H13 钢的热处理工艺 - 淬火工艺

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  H13 钢的淬火回火工艺, 可以采用盐浴炉、保护气氛炉、真空炉和流动粒子炉加热, 模具表面光洁、热处理变形小、模具寿命长。特别是外热式刚玉流动粒子炉保护加热, 这种加热方式吸收了盐浴炉和真空炉加热的优点, 很适合热作模具钢的热处理。

  在H13钢热处理加热过程中, 首先应采用800℃~850℃阶段预热, 然后再升至奥氏体化温度。阶段预热的目的是为了避免过快的加热在模腔内形成的温度梯度所引起的应力导致模具的畸变; 还可有效地促进奥氏体均匀化。H13钢的等温转变曲线如图所示。

H13钢的等温转变曲线

H13钢的等温转变曲线

  H13钢的奥氏体化温度范围为1000℃~1060℃, 为了得到高的红硬性, 可采用奥氏体化温度上限; 为得到好的韧性和防止开裂, 可采用奥氏体化温度下限。实际淬火温度的选定既要保证奥氏体中溶有足够的碳和合金元素以得到高的硬度和红硬性, 又保证奥氏体晶粒尺寸小于ASTM9以保证足够的韧性。淬火温度比退火温度要高, 更应采取措施防止氧化脱碳。H13钢在不同淬火温度下的硬度、晶粒度尺寸和残余奥氏体量见图2所示。

H13钢在不同淬火温度下的硬度、晶粒度尺寸和残余奥氏体量

  H13钢淬火时可以采用空淬、气淬、500℃~550℃分级淬火和油淬。以100mm棒料的H13钢为例, 油淬时, 棒料中心的冷却速度曲线不与TTT曲线中的碳化物析出线相遇, 因此钢的冲击韧性不受影响, 不利的是变形较大; 如淬入500℃的盐浴中分级淬火, 则沿截面均有碳化物析出, 因此钢的冲击韧性受到影响, 但与油淬相比, 分级淬火可以减少模具开裂、变形的危险性。真空技术网(http://www.chvacuum.com/)考虑到热作模具热处理后一般不再加工和避免模具变形开裂以及冷却时的氧化脱碳, 因此一般均采用分级淬火。分级淬火时, 当模具表里温度一致时即可出炉空冷。只有当模具尺寸变化要求不太高时或可以在回火后进行修整的条件下才采用油淬。

  除了采用盐浴和流态炉分级淬火能减少模具变形外,利用流态床的某些冷却特性亦能非常有效地降低某些模具的变形和开裂倾向。如美国Wallace Engineering公司在对重达300kg的H13热作模具淬火时, 首先将高达1024℃的模具放人冷速较大( 48.6℃/min) 的流态床冷却炉中冷却l0min至538℃, 然后转人另一冷速较慢( 16.7℃/min) 的流态床冷却炉中冷却l0min至371℃, 最后出炉空冷, 采用这一方法成功地解决了H13钢热作模具淬火时出现的翘曲和开裂问题。

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