H13热作模具钢的工艺设计与组织性能研究

对H13热作模具钢进行了锻后退火、缓冷退火、等温退火和固溶预热处理,并对比分析了不同预热处理对淬回火后H13模具钢显微组织、硬度和冲击性能的影响。结果表明,采用固溶+退火相结合的方法可以细化H13模具钢的显微组织,使得碳化物分布更加均匀且尺寸更加细小;预热处理+淬回火态H13模具钢的金相组织为回火马氏体+碳化物;固溶+缓冷退火态H13模具钢的布氏硬度和洛氏硬度最高,而等温退火态H13模具钢的布氏硬度最低;经过固溶+缓冷退火+淬回火工艺处理的H13模具钢具有最高的横向和纵向0℃冲击功,可作为最佳热处理工艺。     

H13热作模具钢脉冲电流处理及其性能研究

采用脉冲电流对退火态和回火态H13热作模具钢进行了改性处理,研究热作模具钢组织、物相、力学性能和热疲劳性能的变化。结果表明,回火态H13钢的强度和硬度高于退火态,回火+脉冲电流处理态H13钢的强度和硬度也高于退火+脉冲电流处理态的,退火态H13钢的断后伸长率要高于回火态H13钢的;经过脉冲电流处理后,H13钢的疲劳裂纹数量减少;随疲劳循环次数增加,H13钢的最长疲劳裂纹长度逐渐增加;在相同的疲劳循环次数下,不同处理状态H13热作模具钢的最长疲劳裂纹长度由长至短依次为退火态、退火+脉冲电流态、回火态以及回火+脉冲电流态;脉冲电流处理可以提高H13热作模具钢的抗热疲劳能力。     

高温均匀化对H13钢强韧性的影响

H13（4Cr5MoSiV1）钢是一种应用广泛的热模具网，富含Cr、Mo、V等碳化物形成元素，易形成大量碳化物，一次碳化物和偏析，并因此降低H13钢冲击韧性，采用扩散退火、超细化处理和软化处理手段，能消除一次碳化物，改善偏析，使二次碳化物呈球状均匀分布在铁素体基体上，从而显著提高钢的横向冲击韧性。试验结果表明，H13钢经高温均匀化，退火横向冲击功超过90J，淬回火态横向冲击功超过20J，其冲击功均较未处理的试样1倍以上，达到或接近Uddeholm8407s钢的水平（其冲击功分别为78J和23J）。     

4Cr5W2VSi模具钢的组织及力学性能

对经镦抜锻造的4Cr5W2VSi模具钢进行标准退火和调质处理,沿拔长方向(纵向)和垂直于拔长方向(横向)切取试样进行组织分析、拉伸试验、冲击试验和硬度测试,研究其组织和力学性能。结果表明:退火态组织为粒状珠光体+少量共晶碳化物,调质态组织为回火托氏体+少量共晶碳化物;两种状态均存在偏析,调质处理不能改善带状偏析,带状偏析降低了力学性能。退火态试样的屈服强度、抗拉强度比H13钢提高了45 MPa、90 MPa,塑性略有下降。退火态试样纵向冲击吸收能量为94.3 J,高于横向试样(51 J),存在各向异性;调质态试样纵向和横向冲击吸收能量分别为18.3 J和16.7 J,不存在各向异性,均为脆性断裂。调质态试样的硬度为退火态的3倍左右,其硬度提高是因为生成了脆性托氏体相及二次硬化作用。     

高强韧热作模具钢SR19的组织与力学性能

通过冲击试验、硬度测试、显微组织观察和断口分析研究了不同淬火、回火工艺对SR19热作模具钢微观组织及力学性能的影响,并与H13钢进行了对比。结果表明:960~1060 ℃温度范围内淬火时,SR19钢的硬度比H13钢高3~4 HRC;在高于540 ℃回火时,相同温度下SR19钢的硬度比H13钢要高0.5~1.0 HRC,且SR19钢回火后的冲击吸收能量比H13高40~50 J。增Mo加W增加了纳米析出相的数量,提高了抗回火软化能力和冲击性能。SR19钢的最佳热处理工艺为1020 ℃油淬、560~600 ℃回火,此工艺下的硬度为50.9~54.8 HRC。     

热作模具钢H13Nb锻造模块组织和性能研究

对H13加入微量合金元素Nb热作模具钢锻造模块的显微组织和机械性能进行了研究,结果表明:采用EAF+LF+VD+ESR工艺可以生产出高纯净度的H13Nb钢。不淬回火处理及淬回火处理后的H13Nb钢都拥有优良的横向冲击及拉伸性能,同时显微组织均匀,与相同工艺生产的H13钢相比较冲击韧性有所提高,显微组织差别不大。     

热处理工艺对塑料模具钢10Ni3MnCuAl组织、晶粒度和性能的影响

利用金相和冲击试验方法测定了10Ni3MnCuAl正、回火和淬、回火处理后的组织、晶粒度和冲击韧性。结果表明,试验钢通过正火可显著改善组织均匀性和细化晶粒,晶粒度由淬、回火状态的2级提高到7级,950℃为试验钢的最佳正火温度;试验钢经过950℃正火和520℃回火处理后组织为回火贝氏体,回火后硬度为41.3HRC,冲击值达到13.3J,相对880℃淬火和520℃回火冲击值有显著提高。     

球化退火等温时间对高碳H13钢组织和性能的影响

采用不同的等温时间对高碳H13钢进行球化退火处理,并进行后续的淬火+回火处理,通过扫描电镜观察、硬度测试、冲击性能测试等方法,研究了等温时间对高碳H13钢组织和性能的影响。结果表明,随着等温时间的延长,淬回火处理后的高碳H13钢硬度先升高后降低,冲击性能先降低后升高,耐磨性先升高后降低。等温时间为2 h时,淬回火处理后高碳H13钢的晶界处分布较多条状和粒状碳化物,使其冲击性能下降。等温时间为3 h时,淬回火处理后高碳H13钢的晶粒内分布较多较大尺寸的粒状碳化物,使其耐磨性显著提高。等温时间为3 h时,高碳H13钢具有良好的综合性能。     

不同退火工艺对H13钢组织和力学性能的影响

用OM、SEM研究了亚温退火、等温退火、缓慢冷却退火3种工艺对H13钢组织和力学性能的影响。结果表明,亚温退火后碳化物粒度最小,缓慢冷却退火后碳化物粒度较大,退火硬度较低;等温退火及缓慢冷却退火对提高碳化物尺寸、分布均匀性有一定作用,同时碳化物均匀性的提高对提升H13钢退火态及淬、回火态冲击韧性有一定作用,但组织中夹杂物、一次碳化物制约着H13钢韧性的提高。     

H13热作模具钢的真空热处理

介绍了H13热作模具钢选用真空退火、真空油淬、真空气淬、真空回火的工艺特点,推荐了一些方法和技术参数以及适用炉型。     

高热导率热冲压模具钢HSM的组织与性能

借助光学显微镜、扫描电子显微镜、导热系数测量仪以及力学性能试验,研究了热作模具钢HSM的显微组织、热导率、热稳定性。结果表明:HSM钢退火态组织均匀,没有明显成分偏析,硬度为206 HV0.05,经淬回火处理后组织中有细小的碳化物析出。HSM钢具有较高的热导率,在300℃时其热导率较H13钢高48.6%,极低的Cr、Si含量和较高Mo含量是使HSM钢具有高热导率的原因。HSM钢的热稳定性优于H13钢,600℃保温24 h后,HSM钢硬度降低约21.3%,H13钢硬度降低26.4%。     

H13钢中的碳化物分析及其演变规律研究

通过OM、SEM及TEM分析了H13钢在电渣锭退火、锻后退火及淬回火过程中的显微组织变化,利用电解法萃取H13钢在三种状态下的碳化物,通过XRD对其进行物相分析,并与JMatPro热力学相图计算结果进行比较。研究表明:H13钢电渣锭中的伪共晶碳化物主要为V8C7与Fe3Mo3C;在锻造加热过程中,Fe3Mo3C溶于基体,并在锻后退火和淬回火的过程中重新从基体中析出,大部分V8C7溶于基体,少量未溶颗粒保留于锻后退火组织及淬回火组织中;淬回火过程中大量析出以V8C7、Mo2C为主的二次硬化型碳化物,上述结果与JMatPro计算结果基本符合。     

等温球化退火温度对超细化H13钢组织与力学性能的影响

采用光学显微镜观察超细化H13钢在不同奥氏体化温度等温球化退火后的显微组织,并对退火后H13钢的残留碳化物形态及分布进行研究。利用Image Pro-Plus软件对退火后碳化物的分布情况进行定量分析,并利用扫描电镜观察不同退火温度下冲击试样的断口形貌,研究不同退火温度对超细化H13钢组织与性能的影响。结果表明,随奥氏体化温度的升高,超细化H13钢硬度下降,碳化物数量与尺寸减小。当高于880℃进行等温球化退火时,晶粒明显变大,材料的退火态韧性急剧下降,回火后残留奥氏体含量增加,残留奥氏体的存在降低了H13钢的硬度。超细化H13钢在860℃进行等温球化退火,材料的综合力学性能最佳。     

回火工艺对E690高强钢组织与力学性能的影响

采用显微组织观察、拉伸试验、冲击试验、硬度测试等研究了不同温度回火对E690高强钢显微组织与力学性能的影响。结果表明:920℃淬火态E690钢组织主要为板条马氏体,板条组织较为细密。再进行560～680℃回火试验,随着回火温度的升高,E690钢板条马氏体减少,板条界面变得模糊。随着回火温度的升高,E690钢的屈服强度、硬度逐渐下降,-40℃低温冲击功先升高后降低再升高。560℃回火的E690钢屈服强度、硬度最高,分别达到786 MPa、293 HV。600℃回火的E690钢低温冲击功最高,达到196 J。     

新型高强韧热作模具钢的性能研究

研制了一种新型高强韧热作模具钢,其主要成分为0.39%C,5.3%Cr,0.63%V和2.10%Mo。对新研制的钢进行了不同温度的淬火和回火处理,随后检测了钢的显微组织和硬度,并与H13钢进行了比较。结果表明,新研制的热作模具钢淬火、回火后的硬度比H13钢的高0.5～1.0 HRC,其组织和性能达到了国内先进水平。推荐的新型模具钢的热处理工艺为1020～1050℃油淬、560～620℃回火,硬度为46～50 HRC。     

热处理对H13热作模具钢的显微结构和性能的影响

研究预备热处理工艺、回火温度及深冷处理对H13热作模具钢的显微结构和力学性能的影响.结果表明,对成分偏析且锻造不足的H13钢,在常规的热处理条件下,适当提高回火温度(如630℃)可部分消除H13钢的带状组织；对该种钢材热处理前进行扩散退火+球化退火预先热处理,能更有效改善其金相组织,较大幅度提高材料的冲击韧度；深冷处理后,残余奥氏体转变为马氏体,同时碳化物分布更加细小、均匀,可进一步提高H13钢的力学性能.     

表面软氮化处理对SKD61热作模具钢热熔损性及热疲劳性能的影响

对日本常用的热作模具钢SKD61(相当于H13钢)进行气体软氮化处理,研究氮化处理对热作模具钢微观组织、热熔损性能及热疲劳性能的影响。试验选用传统型A及低Si高Mo含量的改良型B热作模具钢为研究材料,进行热处理研究。结果表明:两种热作模具钢经气淬及回火处理后,组织均为回火马氏体。氮化处理试片表面主要为Fe_3N与Fe_4N相,且在525℃回火处理后有二次硬化现象。改良型钢种比传统型更能抗铝熔损,且经580℃软氮化处理80 min后,能有效降低熔损率。B钢的抗疲劳性优于A钢,但软氮化处理并不能有效提升耐热疲劳性。     

热处理工艺对TQ1热作模具钢的组织及力学性能的影响

研究了不同热处理工艺对TQ1热作模具钢的组织及性能的影响,并与国产H13钢进行了对比。结果表明,经1020℃淬火,TQ1钢硬度能达到56.8 HRC,晶粒度可达8级;在500℃回火3次后,具有明显的二次硬化效应,回火硬度达到52.5 HRC;TQ1热作模具钢的最佳热处理工艺(1020℃淬火+500℃回火3次)能使其具有较高的硬度和比H13钢更细小均匀的显微组织。     

Mo-W-Co系高热强性热锻模具钢的组织与性能

研究了合金元素和热处理工艺对H13钢和两种新型Mo-W-Co系热作模具钢(A1、A2)的组织及性能的影响。试验结果表明:Mo、W、Co元素的加入使试验钢的最佳淬火温度提高至1050℃,回火二次硬化峰温度仍为510℃;含有更高合金含量的A2试验钢的淬火峰值硬度和回火二次硬化峰值硬度分别达到64.0 HRC和61.5 HRC,高出H13钢5.5 HRC和6.2 HRC。回火时Mo-W-Co系热作模具钢更早析出含W、Mo以及V的碳化物,并在620℃回火后与H13钢600℃回火后的硬度相近,抗拉强度和屈服强度更高。此外,Mo-W-Co系热作模具钢A1、A2的热稳定性优于H13钢,适用制作于高温高应力工况下的专用热锻模具。     

热处理对D406/20钢焊接接头组织与性能的影响

基于D406A钢异质材料在焊接过程中出现的裂纹,研究了热处理工艺对D406A钢和20钢异质焊接接头组织和性能的影响。结果表明,不同状态下D406A钢侧焊缝和热影响区组织主要是马氏体;经退火和调质处理后组织趋于均匀,晶粒更细小。焊态及退火态D406A钢侧接头热影响区硬度最高,淬硬倾向相对较大,容易产生裂纹。对接接头抗拉强度呈现"调质态焊态退火态"的趋势。