转炉连铸生产热作模具钢H13的工艺实践

介绍了鞍钢开发的热作模具钢H13的工艺流程,包括采用转炉双联冶炼、大罐合金烘烤、LF高碱度精炼渣、连铸弱二冷水控制等工艺措施。实践表明,H13钢转炉连铸连轧生产工艺可行,其成分、纯净度和低倍组织均达到了用户及NADCA#207-2003标准要求。     

H13热作模具钢的热处理

测定了Ｈ１３钢的临界点和退火用ＴＴＴ曲线,研究了热处理工艺对Ｈ１３组织和性能的影响,试验结果表明,Ｈ１３钢在８４０￣８６０℃退火,软化效果最好,在１０２０￣１０４０℃加热淬火,５８０￣６００℃回火,可满足热作模具钢的硬度要求。     

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.     

H13热作模具钢圆铸坯的水平连铸工艺

随着我国模具工业的快速发展 ,模具钢产量增长极快 ;新型热作模具钢Ｈ1 3以高质量、高性能的特点得到大力推广开发[1] 。本文叙述了北满特殊钢公司双流水平连铸机连铸Φ1 5 0Ｈ1 3模具钢电渣母材的主要工艺参数和铸坯质量。1　技术条件和工艺流程Ｈ1 3钢是近 1 0余年应用最广、综合性能最好的中合金铬系热作模具钢[2 ] ,化学成分见表 1。表 1　热作模具钢Ｈ13的化学成分 %Ｔａｂｌｅ 1　Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｈｏｔｗｏｒｋｉｎｇｄｉｅｓｔｅｅｌ %ＣＳｉＭｎＰ ,ＳＣｒＭｏＶＣｕ0 .34～0 .450 .80～1.2 00 .2 5～…     

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     

H13热作模具钢在630轧机上的生产

本文针对H13热作模具钢的成分及性能要求，研究并制定出具体合理的工艺路线和工艺参数，通过对控温轧制及轧后控冷的全线跟踪，取得了良好效果，为今后批量生产提供了依据。同时，可大大降低H13制造成本，增强该品种市场竞争力。     

技术研发中心成功开发出H13热作模具钢

H13热作模具钢为美国牌号，主要用于制作较高温度下的模具材料，具有优良的综合力学性能，良好的抗热疲劳性能、热稳定性、抗氧化和耐液态金属冲蚀性能，以及良好的淬透性，是制造热作模的首选材料。国内模具钢主要生产厂家为长城特钢、辽特集团、上钢五厂，这三家钢厂的热作模具钢产量占到全国热作模具钢产量的50％。H13模具钢自今年以来，市场价格大幅上扬，为进一步拓宽莱钢产品市场，     

热作模具钢H13开坯工艺研究

H13(4Cr5MoSiV1)是目前国内较常用的热作模具钢品种之一,由于该钢种碳含量特别是合金含量较高,过去该钢种的生产一直沿袭炼钢铸小钢锭——锻钢生产的工艺路线,限制了该品种的发展,本文从开发H13轧材工艺的关键初轧开坯入手,对H13在初轧工序的加热、轧制、精整等工艺进行试验研究取得成功,为打通H13轧材生产工艺打下了坚实的基础。     

H13热作模具钢的表面热处理

H13(4Cr5MoSiV1)钢成分 (% )为 0 32～ 0 4 5C ,0 80～ 1 2Si,0 2 0～ 0 5 0Mn ,4 75～ 5 5 0Cr,1 10～1 75Mo ,0 80～ 1 2 0V是目前广泛用于热挤压模和压铸模的热作模具钢 ,工作温度达 6 0 0℃。介绍了离子渗氮、N C共渗、N C V共渗、O S N共渗、S N C共渗、多元共渗等提高H13钢抗热疲劳、耐热磨损和耐蚀性能的表面低温化学热处理工艺 ,以及激光表面处理、高能束表面合金化、离子注入表面改性处理等高能束流表面处理及其最新进展。     

热作模具钢H13的非金属夹杂物研究

 通过对EAF－LF－VD－MC－ESR工艺生产模具钢H13各工艺环节系统取样,采用多种分析方法分析夹杂物的形貌、尺寸、数量及组成,系统研究了H13钢生产过程中夹杂物演变规律,同时对模具钢中TiN和VC夹杂物的析出进行了理论分析,并提出了生产过程中控制TiN和VC夹杂物析出的措施。     

美标H13热作模具钢的锻造工艺优化

莱钢开发了美标H13热作模具钢并对锻造工艺进行了优化,优化后的锻造工艺采用三火成形,加热温度1260℃,锻造过程合理控制砧宽比、料宽比等工艺参数,提高锻件中心压实效果,锻后快冷并采用合理的球化退火工艺抑制网状碳化物析出,组织均匀,锻件的各项技术指标均完全满足技术要求。     

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。     

应变幅对H13热作模具钢等温疲劳行为的影响

对H13热作模具钢试样进行600 ℃等温疲劳实验,通过显微维氏硬度计、金相显微镜（OM）、超景深显微镜和扫描电子显微镜（SEM）等设备研究了0.7%,0.9%和1.1%三种不同应变幅对疲劳行为的影响。结果表明:应力应变滞后回线呈现对称性,应变幅越大,滞回环面积越大。H13钢在实验中呈现循环软化的特征,应变幅越大,疲劳寿命越短,1.1%应变幅试样寿命约为0.7%应变幅试样的61.2%。应变幅的增加对裂纹萌生和扩展起促进作用,1.1%应变幅试样裂纹扩展最明显。高温非真空实验条件下,材料表面产生的氧化物也会促进裂纹扩展。疲劳后试样微观组织发生明显的长大和粗化,较大应变幅对碳化物析出有更大的助力,还会加速材料软化。有应变幅试样显微硬度远低于无应变幅试样。      

新型热作模具钢H13A的组织性能

研究了高性能热作模具钢Ｈ１３Ａ主要性能，碳化物的分布规律，新模具钢的主要性能全面优于３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ，且合金度较低，有很好的强韧性和高的使用寿命。     

H13热作模具钢大尺寸析出相特征及生成机制

针对H13钢中大尺寸析出相的存在形式及形成机制进行研究。研究发现,H13钢中大尺寸析出相包含3类——富钒的(V,Mo,Cr,Fe)C类、富Mo- Cr的(V,Mo,Cr,Fe)C类及硫化锰。富钒的(V,Mo,Cr,Fe)C类大尺寸析出相形状多呈现长条形,尺寸达数十微米,部分依附于硫化锰形核的析出相成类椭圆形;富Mo- Cr的(V,Mo,Cr,Fe)C析出相无规则形貌,钼、铬原子分数比相差不大,钒原子分数稍低。根据复合大尺寸析出相的结合形式,可以推测出大尺寸析出相的析出顺序。硫化物首先析出,富钒类(V,Mo,Cr,Fe)C相随后,富Mo- Cr类(V,Mo,Cr,Fe)C相则最后析出。结合大尺寸析出相的成分特征,Thermo- calc计算结果与试验结果一致。     

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.     

H13热作模具钢热处理工艺研究

以热作模具钢的代表——H13热作模具钢的使用条件作为热处理工艺设定参数的主要考虑对象,采用合金化的角度简述合金元素在工件当中的作用,并分析现阶段H13热作模具钢的热处理过程中正火、球化退火、淬火、回火等工艺,以此为出发点,制定并完善了传统的热作模具钢的热处理工艺.     

H13模具钢模铸坯夹杂物及碳化物分布解析

H13(4Cr5MoSiV1)钢是目前使用量最大的一种热作模具钢,钢中夹杂物和碳化物是影响性能及服役寿命的关键因素。实验在Thermo-Calc热力学软件分析基础上,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、非水溶液电解装置等装备对某厂H13模铸坯中夹杂物、碳化物的分布规律进行解析。研究表明：夹杂物在H13模铸坯边部至中心,等效直径D≤3μm的小尺寸夹杂物逐渐减少,D≥5μm的大尺寸夹杂物逐渐增加,夹杂物的等效直径由2.82μm增大至3.86μm,密度由177个/mm²减少至47个/mm²,面积占比[0.057%,0.098%];夹杂物类型以MnS和Al₂O₃为主,检测结果与计算结果一致;H13碳化物从边部至心部,形态演变规律为：颗粒状、块状、片状、长条状,尺寸从几微米至100μm不等;主要为深灰色富V类MC型碳化物、亮白色富Mo类M₆C型碳化物、浅灰色富Cr类M₂₃C₆型碳化物。     

稀土元素在H13热作模具钢表面强化中的应用综述

综述了稀土元素在H13热作模具钢表面强化中的应用,重点探讨了在扩散渗入、离子注入及气相沉积等三种表面强化技术中的强化效果和作用机理.扩散渗入中,稀土元素主要起到催渗和微合金化的作用;离子注入中,添加稀土元素能形成致密的氧化物,可提高模具的抗高温氧化能力;气相沉积中,稀土元素的加入增强涂层的膜-基结合强度.结果表明,稀土元素的加入均能显著提高模具的使用寿命.