更多材料問(wèn)題，歡迎點(diǎn)擊右側(cè)咨詢窗口與客服在線溝通，或與我們銷售代表聯(lián)系。H13鋼是世界范圍內(nèi)使用較廣泛的一種熱作模具鋼，其鋼材質(zhì)量直接影響模具的使用壽命影響H13鋼材質(zhì)量的重要因素是帶狀偏析及偏析帶中的大塊共晶碳化物，這也是國(guó)產(chǎn)H13鋼中較常見(jiàn)的一種缺陷

　　模具鋼，圖源網(wǎng)絡(luò)

　　1試驗(yàn)材料及方法

　　試驗(yàn)鋼采用非真空感應(yīng)爐初煉+電渣重熔，鋼錠重量約75kg，經(jīng)℃加熱鍛造成70mm圓棒，平均鍛造比約為4鍛造成品緩冷后，經(jīng)880℃×2h760℃×4h等溫退火試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分如表1(質(zhì)量分?jǐn)?shù))所示

　　金相試樣用4%硝酸酒精腐蝕，用光學(xué)顯微鏡和發(fā)射掃描電子顯微鏡和能譜分析儀觀察和分析圓棒心部的顯微組織碳化物的類型形態(tài)尺寸成分；采用顯微硬度計(jì)進(jìn)行顯微硬度測(cè)定

　　2試驗(yàn)結(jié)果及分析

　　2.1鑄態(tài)組織向退火組織的轉(zhuǎn)化

　　試驗(yàn)鋼錠頭部鑄態(tài)組織見(jiàn)圖1組織中可見(jiàn)由大量合金碳化物富集的偏析帶及存在于偏析帶間的一次共晶碳化物[圖1(b)]

　　(a)50倍金相照片；(b)500倍金相照片

　　圖1.H13鋼的鑄態(tài)組織

　　凝固過(guò)程中，更先凝固區(qū)域碳及合金元素含量較低h13相當(dāng)于我國(guó)的哪種鋼，形成枝晶臂[圖1(b)中“灰白色區(qū)域”]；在枝晶臂之間[圖1(b)中“黑色區(qū)域”]以及晶界處更后凝固的液體由于富集金屬元素，凝固時(shí)液體過(guò)飽和，會(huì)析出第二相粒子，這些第二相粒子偏聚于枝晶間就成為凝固過(guò)程中的微觀偏析來(lái)源更后凝固的中心區(qū)域，碳及金屬元素(主要是釩元素)富集會(huì)形成不平衡的亞穩(wěn)定共晶碳化物，主要是MC共晶碳化物，呈現(xiàn)白亮條塊狀，見(jiàn)圖1(b)所以，H13鋼鑄態(tài)組織中金屬元素大量富集于枝晶間是后續(xù)組織中的帶狀偏析形成的直接原因

　　(a)橫向；(b)縱向

　　圖3.H13退火態(tài)金相組織

　　圖3為試驗(yàn)鋼經(jīng)等溫退火處理后橫縱向組織可見(jiàn)，熱鍛拔長(zhǎng)及等溫退火對(duì)消除H13鋼的帶狀偏析作用不明顯更初的鑄態(tài)組織枝晶偏析在鋼錠熱加工鍛造過(guò)程中沿變形方向被拉長(zhǎng)，并逐漸與變形方向一致，在一定程度上仍保留著枝晶偏析，從而形成碳及金屬元素的貧化帶[圖3(b)中“淺色區(qū)域”]富化帶[圖3(b)中“深色區(qū)域”]彼此交替堆疊的形貌兩偏析帶分別對(duì)應(yīng)原鑄態(tài)組織中的枝晶臂和枝晶間

　　偏析導(dǎo)致碳及金屬元素的貧化帶富化帶固相轉(zhuǎn)變溫度不同。等溫球化退火過(guò)程中碳化物為降低表面能逐漸以O(shè)swald熟化的形式由小粒子向大粒子遷移，更終形成粗大碳化物和細(xì)小碳化物區(qū)域交替排列于鐵素體上的形貌鍛造對(duì)原枝晶間一次碳化物有碎化作用，但不能完全消除這些碳化物，退火后該類碳化物分布在二次碳化物密集區(qū)(圖6)

　　圖6.退火組織中的共晶碳化物

　　2.2淬回火處理后帶狀偏析的轉(zhuǎn)化

　　圖7為H13經(jīng)過(guò)1030℃淬火后的組織由圖可見(jiàn)，退火組織中帶狀偏析遺傳到淬火組織中

　　(a)橫向;(b)縱向

　　圖7.H13淬火態(tài)金相組織

　　由于馬氏體相變是一種無(wú)擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，因此淬火后金屬元素分布不均勻狀態(tài)被保留1030℃奧氏體化過(guò)程中，退火組織中(Cr,Fe)7C3M6C等相完全溶解進(jìn)奧氏體，部分MC相(包括顆粒及共晶碳化物)由于溶點(diǎn)較高仍然保留退火組織中碳化物偏析造成淬火后殘留MC碳化物的不均勻分布其結(jié)果是殘留MC碳化物集中分布的區(qū)域，在較高的溫度淬火后晶粒度仍保持較高的級(jí)別

　　這是由于細(xì)小的碳化物顆粒對(duì)晶界的釘扎作用，以及金屬元素的富集降低了碳原子擴(kuò)散速度，從而抑制晶粒長(zhǎng)大退火+1100℃高溫淬火熱處理仍然不能消除組織中的粗大共晶碳化物，導(dǎo)致這些碳化物被保留到H13鋼的更終回火狀態(tài)（圖12）

　　(a)深色區(qū)域；(b)淺色區(qū)域

　　圖12.H13回火組織

　　回火組織中仍然存在條帶差異，為淬火后帶狀偏析的組織遺傳。但經(jīng)較高溫度回火以后，隱針和針狀馬氏體區(qū)域已不明顯，組織為回火馬氏體和細(xì)小的碳化物

　　金屬元素的不均勻分布直接導(dǎo)致回火轉(zhuǎn)變過(guò)程中組織轉(zhuǎn)變差異，回火組織的不均勻性影響H13鋼的更終力學(xué)性能更終得到的H13成品的橫縱向V型缺口沖擊試樣沖擊功分別為6.1和13.4J，等向性僅為0.46可見(jiàn)，帶狀組織在常規(guī)熱處理之后，僅具有較低的力學(xué)性能尤其是顯微硬度較高的帶狀偏析區(qū)，由于集中分布有大量殘留共晶碳化物，材料受到外力作用時(shí)極易產(chǎn)生應(yīng)力集中，是組織中的較薄弱地帶

　　一般而言，相同冶煉條件下，隨著尺寸的增大，鋼錠心部力學(xué)性能有下降的趨勢(shì)，即所謂的“尺寸效應(yīng)”可見(jiàn)，工業(yè)上應(yīng)用的大尺寸模具鋼受帶狀偏析的影響更嚴(yán)重。

　　模具的使用壽命與鋼材的沖擊韌性有密切關(guān)系。Corwyn曾對(duì)532塊不同退火帶狀偏析級(jí)別的模塊做過(guò)試驗(yàn)h13相當(dāng)于我國(guó)的哪種鋼。研究發(fā)現(xiàn)，退火組織的優(yōu)劣與沖擊韌性存在一定的關(guān)系如果退火組織中存在嚴(yán)重的碳化物偏析帶，偏析帶中又存在大量的一次液析共晶碳化物，這種缺陷將被保留到回火狀態(tài)，對(duì)鋼的沖擊韌性產(chǎn)生較大的影響帶狀偏析不僅影響鋼的沖擊韌性，還影響抗拉強(qiáng)度等一系列重要性能，從而降低鋼材等向性

　　如上所述，常規(guī)熱處理(退火-淬火-回火)無(wú)法顯著改善元素的不均勻分布狀況，不能消除帶狀偏析，鍛造或者軋制雖然能減小帶狀偏析帶寬，但仍不能從根本上消除偏析因此，退火前的原始組織的均勻性對(duì)鋼的質(zhì)量有重要的影響控制退火前組織的均勻性對(duì)得到均勻的退火組織有重要意義

　　長(zhǎng)時(shí)間高溫?cái)U(kuò)散退火能改善元素的不均勻分布狀況，也能溶解偏析帶中存在的大塊共晶碳化物，使其尺寸減小，減輕一次共晶碳化物對(duì)鋼材力學(xué)性能的影響高溫?cái)U(kuò)散溫度和時(shí)間的選擇需考慮以下2個(gè)方面：

　　1)盡可能地提高擴(kuò)散溫度，增加擴(kuò)散時(shí)間，更大限度地降低金屬元素的偏析指數(shù)，但應(yīng)考慮高溫和長(zhǎng)時(shí)間擴(kuò)散造成的脫碳及晶粒的異常長(zhǎng)大現(xiàn)象

　　2)高溫?cái)U(kuò)散后采用特殊的細(xì)化方法恢復(fù)長(zhǎng)大的晶粒有文獻(xiàn)報(bào)道，采用這種工藝提高H13的退火組織的均勻性，從而提高H13的綜合性能，筆者采用類似的工藝將H13的橫縱向沖擊功(V型缺口)分別提高到10.2和14.2J，等向性達(dá)到0.72h13相當(dāng)于我國(guó)的哪種鋼，但仍需進(jìn)一步的試驗(yàn)研究提高H13的橫向沖擊韌性，以達(dá)到世界先進(jìn)水平

　　1)H13鋼鑄態(tài)枝晶組織存在嚴(yán)重的成分偏析，這種偏析在熱變形后沿鍛造方向呈帶狀分布，造成退火組織中出現(xiàn)呈帶狀的碳化物偏析，表現(xiàn)為碳化物尺寸分布及密集程度差異，帶狀偏析的本質(zhì)是金屬元素的成分偏析

　　2)H13鋼退火態(tài)帶狀偏析會(huì)遺傳到淬火態(tài)及回火態(tài)，偏析帶間的組織轉(zhuǎn)變存在差異，組織的不均勻性影響H13鋼的綜合性能

　　3)常規(guī)熱處理無(wú)法消除退火組織中偏析帶中存在的大塊一次液析共晶碳化物，這些碳化物一直保留到鋼的回火狀態(tài)，對(duì)H13鋼的沖擊韌性造成了較大的影響

　　4)控制良好的退火組織可以制造出高品質(zhì)H13熱作模具鋼

　　GNRS3儀器特點(diǎn):

　　手持式光譜儀｜直讀光譜儀｜油料光譜儀

　　蘇州東锜公司自創(chuàng)立以來(lái)一直秉承“誠(chéng)信、務(wù)實(shí)、高效、創(chuàng)新”的企業(yè)精神，將這一精神融入到企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理和工作實(shí)踐當(dāng)中，并獲得了社會(huì)各界信任與尊重。我公司先后多次被評(píng)為“蘇州市鋼材營(yíng)銷企業(yè)五十強(qiáng)”，“全國(guó)百?gòu)?qiáng)鋼材營(yíng)銷企業(yè)”，被中國(guó)質(zhì)量檢驗(yàn)協(xié)會(huì)評(píng)為“全國(guó)質(zhì)量服務(wù)誠(chéng)信示范企業(yè)”及“全國(guó)行業(yè)質(zhì)量示范企業(yè)”。

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