高温扩散-超细化H13模具钢的组织和性能

测试和分析结果表明:非高温扩散-超细化的H13(4Cr5MoSiV1)钢材存在大块状的共晶碳化物,带状偏析严重,钢的横向冲击韧性较差;而经过合理的高温扩散和超细化处理的H13钢材,共晶碳化物基本消失,带状偏析和组织均匀性明显改善,显著提高钢的横向冲击韧性。     

高性能热作模具钢工艺及性能研究

阐述了热作模具钢的发展背景以及采用炉外精炼、保护气氛电渣重熔、高温均质化、多向锻造、组织细化处理等工艺技术生产的高性能SWPH13热模钢与进口材料实物质量的性能对比研究与机理分析。     

提高热作模具钢H13退火组织均匀性的措施

某特钢厂在高端热作模具钢H13生产过程中，在对其退火组织进行检测时，发现个别批次未能达到北美压铸协会NADCA#207-2003的要求，评级为AS10～AS13不合格级别，金相组织在显微镜下呈现不同程度网状和链状碳化物分布，组织均匀性也较差。较差组织易造成模具在使用过程中早期开裂，同时降低冲击韧性导致使用寿命缩短。为解决组织差问题，分析了退火组织异常的原因，并进行了针对性工艺优化。通过控制电渣冶炼熔速降低铸锭合金偏析，保证夹杂物充分上浮析出，提升铸锭纯净度；优化高温均质化均热段温度和时间，促进偏析元素快速溶解并重新均匀分布，改善带状偏析；超细化热处理工艺细化晶粒尺寸和实现均匀分布，提升晶界结合强度；控制锻造变形方式和终锻温度，对铸态组织进行破碎，实现细化晶粒，提高材料致密性；优化热处理冷却方式，进一步降低二次碳化物析出量及成链状网状概率等一系列措施，退火组织碳化物尺寸、分布和均匀性得到明显改善，合格率达到99%以上。     

热等静压TiC/H13钢基复合材料的力学性能与合理初始粒径比

以H13钢粉和TiC粉末为原料,采用热等静压法制备H13钢和TiC/H13钢基复合材料,重点考察TiC粉末与H13钢粉末的初始粒径比(r/R)对复合材料的致密度、宏观硬度、微观组织及拉伸性能的影响。结果表明:直接用市售的H13钢粉和TiC粉制备的TiC/H13钢基复合材料,其致密度和抗拉强度均比H13钢的低,分别为88.2%和544.5 MPa,硬度HRC为62.5,比H13钢的略高。通过构建简单几何关系模型及分析,推导出增强相TiC颗粒与H13钢粉的初始粒径比r/R的合理判据,即0.1r/R0.155,相应可获得的理论致密度范围为0.925~0.943。验证实验表明,通过机械球磨细化基体粉末获得合理初始粒径比后,TiC/H13钢基复合材料的致密度、硬度HRC和抗拉强度分别提高至95.3%,65和832.3 MPa,TiC的分布弥散度明显改善。初始粒径比合理判据的提出为粉末热等静压工艺的设计和评价提供了一种简单而有效的手段。     

热作模具钢H13圆棒生产实践

介绍了某厂生产热作模具钢H13圆棒炼钢、锻造、热处理工艺,对产品的冲击韧性、带状组织、显微组织等性能指标进行了检测。并对生产中常出现的带状偏析和显微组织不合缺陷产生的原因进行了分析,根据分析,采取控制材料化学成分、制定合理的冶炼、锻造变形制度,适当延长钢锭加热保温时间,锻后退火、超细化处理及高温回火等工艺措施,减少或消除了上述缺陷,获得了优质的H13圆棒。     

微量镁改善H13钢中碳化物的机理研究

H13热作模具钢属于中碳钢,钢中的Cr、Mo、V含量较高,因此钢在凝固过程中这些碳化物形成元素会偏聚析出大量的网状碳化物,经过热处理也很难完全消除,从而降低了钢的性能。实验室条件下研究了向H13钢中加入不同含量的镁对钢中碳化物的影响。结果表明:微量的镁能够改善H13钢中碳化物的形状和分布,使碳化物由粗大的网状转变成细小的短条状,经过镁处理后,碳化物呈细小均匀地分布在钢中。当加入0.004%的镁时,对碳化物的改质效果最好。镁在晶界处的偏聚是改善碳化物分布的主要原因,通过理论分析发现,在钢凝固冷却的过程中镁元素在晶界处的偏聚程度较高,从而阻碍了碳化物的生长,达到细化碳化物的目的。     

H13热作模具钢的应用

H13(4Cr5MoSiV1)热作模具钢是首钢特殊钢公司根据美国标准钢号H13开发的一种使用温度在600℃以下的中碳中铬热作模具钢。H13既具有3Cr2W8V钢的高温性能,又具有5CrMnMo钢高韧性的特点,也具有一般热作模具钢要求的较高的热硬性、热强性、抗回火稳定性、耐磨性、抗冷热疲劳性等。现已在锤锻模、挤压模、压铸模、模锻模等     

中南股份高洁净H13钢生产实践

通过跟踪H13钢不同冶炼过程夹杂物演变规律，结合热力学计算，确认了中南股份H13钢洁净度差的主要原因。通过采取提高转炉出钢碳含量、优化炉后铝合金加入量、改善LF炉底吹氩气控制、延迟RH真空处理时间、取消钙处理等工艺措施，实现了高洁净度H13钢的连续生产，满足了韶钢H13钢高纯净度的质量控制要求。     

H13热作模具钢中液析碳化物的研究进展

从凝固偏析理论、凝固方法、生产工艺及合金设计等方面,综述了H13钢中液析碳化物的研究进展,阐明了H13钢的生产工艺对液析碳化物析出的影响.H13钢中的液析碳化物是由于凝固偏析而在枝晶间区域产生的,根据形貌的不同可分为多边形、长条形、块状及共晶的层片状;根据结构不同可分为MC型、M₆C型、M₇C₃或M₂₃C₆型;根据成分的不同可分为富Mo型、富V型和富Ti、Nb型.H13钢在服役过程中,受外力作用时会在液析碳化物处形成裂纹,严重降低材料的韧性,控制液析碳化物的数量和尺寸可以减小其危害.工业生产条件下控制H13钢中液析碳化物的主要手段有凝固控制、变质处理、铸锭高温扩散和合金成分优化等.其中凝固过程控制及变质处理可以控制液析碳化物的尺寸、数量及在凝固过程中的生成时机,但无法完全避免液析碳化物的产生.对H13钢进行合金成分优化可以改变液析碳化物的稳定性.铸锭高温扩散是控制H13钢中液析碳化物的最主要手段,但工业生产中采用的具体加热温度和保温时间有待进一步研究.      

转炉冶炼热作模具钢H13的生产实践

H13(4Cr5MoSiV1)钢是一种应用广泛的热作模具钢,是制造热锻模、热挤压模和压铸模的主要材料.H13钢通常由特殊钢厂采用电炉冶炼、电渣重熔和锻压工艺生产,质量较为稳定.但该制造工艺复杂、生产周期长、成本高、产量低.介绍了通过大型转炉冶炼和初轧轧制流程开发H13的新工艺,解决了生产过程中存在的一些质量问题,并对H13的实物质量水平进行了评估,各项性能指标接近国外先进水平.     

不同精炼工艺生产的H13模具钢中非金属夹杂物的研究

本文对VHD真空处理，电渣重熔和钢包喷粉三种精炼方法生产的H13钢与一次电弧炉冶炼的钢进行了对比研究，对H13钢中夹杂物的类型，数量、尺寸及性质的分析结果表明，三种精炼工艺对减少钢中的氧化物夹杂都有明显作用，以VHD处理作用最显著，成本较高的电渣重熔工艺效果并不突出，钢包喷粉处理对消除可热加工变形的硫化物夹杂有突出的作用。     

热作模具钢H13生产工艺实践

H13是一种具有良好的性价比及工艺性能的热作磨具钢,目前在国内外得到广泛应用,该钢种热裂纹敏感性强,对纯净度、内部质量等指标要求严格.韶钢根据热作模具钢H13的成分、产品特性及自身生产工艺装备,设计了"转炉—LF精炼—RH真空处理—大方坯连铸—入坑缓冷—轧制—检验、入库"生产工艺流程,通过转炉双渣操作、出钢渣洗预脱氧、LF高碱度渣精炼、RH长时间高真空脱气、连铸弱冷等工艺措施,成功开发出各项性能均能满足客户要求的H13圆钢产品.     

镁对H13钢液析碳化物及组织的影响

摘要：为了研究镁对H13热作模具钢夹杂物、碳化物及组织性能的影响,采用蔡司金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、非水溶液电解、显微硬度仪等试验仪器,分析了经高温电阻炉冶炼的不同镁质量分数的H13钢。结果表明：由于镁较高的蒸气压,镁的平均收得率仅为2.12%;随镁质量分数的增加,钢中的氧化物夹杂由Ca-Al-O、Al2O3向MgAl2O4、MgO转变,硫化物夹杂由MnS向Mg-Mn-S转变;MgAl2O4、MgO与γ-Fe、M(CN)、M6(CN)的错配度和聚集长大能力相较于Al2O3更小,能够为钢中的液析碳化物提供更多的形核位置,减小析出碳化物的尺寸;微量镁可显著细化铸态树枝晶,减小二次枝晶间距,镁的加入,提高H13钢基体硬度、降低偏聚区硬度,H13钢整体硬度的均匀性得到改善。     

表面处理对H13钢抗动态热熔损性能的影响

 为了延长热作模具钢在铝合金压铸过程中的使用寿命,对H13热作模具钢进行了气体软氮化、蒸汽氧化及其氮氧复合处理。采用熔损失重法,通过称量各种表面处理H13钢熔损试验前后的质量,对其抗动态熔损性能进行了比较。结果证明,表面处理能显著提高H13钢的抗熔损性能,尤以氮氧复合处理效果最佳。     

高热强性热作模具钢SDH3的研究

根据热作模具钢的服役条件,基于成分均匀设计方法设计出一种高硅低钼型热作模具钢SDH3钢(专利钢),并与H13钢进行了室温冲击韧性、回火稳定性和热疲劳性能的对比试验研究,结果表明:热处理后,两种钢冲击韧性相当;620℃下保温22 h后,SDH3钢的硬度值大于35 HRC,比H13钢高4 HRC左右;SDH3钢具有比H13钢更优良的抗热疲劳性能。     

热变形对釩、氮微合金化钢77B性能的影响

采用盐浴等温和Gleeble热变形后等温处理研究了釩、氮微合金化对高碳钢77B性能的影响。结果表明:620℃盐浴等温后微合金化钢比未微合金化钢的强度显著增加,韧性略有下降,V(CN)的沉淀析出提高了组织的强度,但对珠光体团几乎无细化作用;经920℃热变形620℃等温处理后,两种试验钢的强度和韧性与盐浴等温相比,均得到了有效提高,釩、氮微合金化的77B钢珠光体团发生了显著的细化。     

Mg对热作模具钢H13组织和力学性能的影响

试验钢的生产流程为2 t中频感应炉-200 kg电渣重熔(Φ180 mm)-退火-镦粗至Φ325 mm-球化退火-1050℃淬火-590℃回火,炉冷。试验研究了0~0.0010%Mg对热作模具钢H13(/%:0.40~0.41C、0.98~1.01Si、0.29Mn、4.95~5.08Cr、1.21~1.22Mo、0.91-0.93V、0.023~0.027P、0.006~0.007S)组织和力学性能的影响。结果表明,随钢中Mg含量由0提高至0.0010%时,试验模具钢H13的平均抗拉强度和HRC硬度值分别从1 617.6 MPa和45.7提高至1 702.9 MPa和47.8;Mg可以增加钢中回火马氏体的稳定性,高温回火后含Mg模具钢H13的组织中出现大量回火屈氏体,而且部分碳化物在Mg-Al夹杂物周围析出,成球形,尺寸小于10μm,有利于改善钢的性能。     

合金碳化物对剪板机刃具钢HM的组织和性能的影响

试验研究了HM钢(%:0.48C、5.1Cr、2.0Mo、1.0V、2.0W)和H13钢(%:0.38C、5.1Cr、1.4Mo、1.0V)的组织、冲击韧性和耐磨性。结果表明,HM钢中W、Mo元素含量较H13钢高,存在更多未溶碳化物阻碍奥氏体晶粒长大,细化晶粒,使平均冲击值比H13钢提高35.5%;HM钢高温回火时,马氏体基体弥散析出更多的碳化物,二次硬化效果显著,平均耐磨性比H13钢提高34.8%。     

新型热作模具钢H13Ni3Al的研究

依据钢的强韧化设计原理,采用中频感应+电渣重熔冶炼工艺,在H13钢的基础上,通过加入沉淀硬化元素Ni和Al,研究了退火、淬火、回火温度与时间对H13Ni3Al钢的硬度、拉伸强度、延伸率等性能的影响.并与H13的性能进行对比分析.结果表明,合金H13Ni3Al的室温和高温综合力学性能明显优于H13.     

H13热作模具钢焊接修复工艺研究

H13热作模具钢作为最具有代表性的热作模具钢,使用十分广泛。本文对H13钢进行介绍,分析H13模具钢内的Cr、Mo、V等主要元素对H13焊接性能的影响,并列举出电弧堆焊技术、热喷焊技术、激光填丝焊修复技术、超塑性焊接技术等在H13热作模具钢缺陷修复中的应用。