CDC处理提高合金工具钢的耐磨性

对典型合金模具钢H13,Cr12MoV进行了CDC处理,用金相显微镜及扫描电子显微镜观察了渗碳层的组织,用X射线分析了碳化物的组成.结果表明Fe-Cr-C三元系合金在950℃时CDC处理的最佳碳势为1.2%,H13进行CDC处理后表层组织为马氏体加弥散分布的碳化物,碳化物主要为Cr7C3,尺寸在200～300 nm;CDC处理使H13合金的表面硬度提高了Hm500,硬化层厚度为550 μm,耐磨性优于氮化处理的H13合金.Cr12MoV合金CDC处理后表面细小碳化物数量明显增多,使材料的表面硬度提高Hm400,硬化层厚度为1000μm,实践证明,其使用寿命是常规淬火加回火处理的2倍以上.     

连铸大方坯生产H13工艺研究

采用电炉连铸大方坯新工艺生产的H13热作模具钢，通过与模铸工艺的H13钢相比较，研究新工艺对材料的成分和组织等方面的影响。结果表明，连铸大方坯生产的H13钢在成分控制、非金属夹杂物、显微硬度等方面都与模铸工艺接近，完全可以满足特定用途H13热作模具钢用户的需求。     

提升H13热作模具钢质量的工艺研究

H13热作模具钢是当前铝挤压、铝压铸及锻造行业普遍采用的模具材料,但因工艺水平限制,国内使用的高端H13模具钢大多数仍被国外公司垄断。本文通过选取合适的H13原料,特别控制原材料非金属夹杂及气体含量,对加热、锻造、锻后处理及球化退火的工艺方法和参数进行研究,发现采用"均质化—三向锻造—细晶化—球化退火"工艺方法生产的H13模具钢锻件,有效解决了H13模具钢锻件中经常出现的组织偏析、网状碳化物超标、晶粒粗大、贝氏体组织超标、冲击性能差等不合格现象,产品在使用中不再出现表面龟裂、开裂等早期失效的问题,提升了H13热作模具钢锻件在实际使用中的使用寿命,得出可普遍推广应用的H13热作模具钢生产工艺方法。     

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。     

4Cr5Mo2V热作模具钢组织和性能研究

研究了不同热处理工艺对新型热作模具钢4Cr5Mo2V钢的组织和性能的影响,并与H13钢作了对比。结果表明：经1030℃淬火,4Cr5M02V钢硬度可达到57．7HRC,晶粒度达到9级;经1030℃淬火,600℃回火两次后该钢保持与H13钢硬度相同的情况下具有更好的冲击韧性。     

H13热作模具钢的热处理工艺研究

H13钢是我国应用最为广泛的热作模具钢。本文通过采用金相显微镜、扫描电镜、硬度和拉伸试验机对H13钢经过不同热处理工艺后的组织和力学性能进行了研究。研究结果指出,随着淬火温度的不断升高,H13钢的强度和硬度呈现出先上升后下降的趋势,断后延伸率变化趋势相反,最佳淬火温度为1030℃。随着回火温度的升高,H13钢的强度和硬度呈现下降的趋势,断后延伸率不断升高。碳化物均匀弥散的分布在基体上,最佳回火温度为570℃。     

热作模具钢H13连轧材退火工艺研究

为满足用户对加工硬度的特殊需求(硬度≤220HBW),对热作模具钢H13连轧材进行了不同退火温度、保温时间和辊速下的退火试验,以确定最佳的退火工艺,并借助金相显微镜对最佳退火工艺下的H13退火态组织进行分析。结果表明:H13的退火硬度与退火温度、保温时间、辊速有关,退火温度越高、保温时间越长、辊速越慢,试样硬度越低。退火温度为840℃,保温时间为5~6h,辊速5.5m/h为最佳退火工艺,钢材平均硬度可以降到198HB左右,金相组织满足用户标准要求。     

稀土钇元素对H13模具钢组织及性能影响

通过组织观察和力学性能测试研究了重稀土钇对H13模具钢夹杂物、碳化物、力学性能及服役性能的影响.结果表明,添加稀土钇后,H13钢中液析碳化物尺寸减小,并由长棒状转变为块状,带状偏析程度明显降低;添加稀土钇对H13钢硬度影响较小,可显著提高H13钢的冲击韧性;模具服役后发现添加钇至H13钢能有效抑制早期模具开裂失效.     

Mg对退火后H13模具钢力学性能的影响

利用广州冶金研究所生产的H13模具钢为原料,通过对不同热处理阶段钢的力学性能进行测试并微观分析,得出结论:Mg的加入对H13模具钢的力学性能有一定影响,常规完全退火下无Mg钢强度跟硬度较高,韧性较低.含Mg钢出现含Mg、Al类复合夹杂物,成为裂纹扩展源.     

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。     

H13钢碳化物析出型渗碳(CDC)处理

对H13钢的CDC处理进行了研究，用金相显微镜及扫描电子显微镜分析了渗碳层的组织形貌，用X射线衍射分析了碳化物的组成。确定了H13钢在950℃ CDC处理的最佳碳势为ω[C]＝1.2%；可获得经水淬后的淬层组织为马氏体基体上弥散分布的碳化物，主要碳化物是颗粒平均尺寸为250nm的Cr7C3，渗层厚度达到550μm，最高硬度达到1250Hm。与氮化处理的H13钢模具做了耐磨性比较，其耐磨性能优于氮化处理。     

热处理状态对H13模具钢渗氮层的影响

 采用X射线衍射、扫描电镜及显微硬度等技术,综合比较和分析了H13模具钢在不同热处理状态下经相同气体渗氮处理后表层的组织结构和硬度。结果表明,经淬火＋二次回火和淬火+三次回火的试样渗氮后,渗氮层厚度均达到约0.24 mm,致密化合物层厚度达到10 μm以上,表面硬度HV达到950 (约为HRC 67)。这两种热处理状态下渗层中化合物层均由ε相（Fe2N）、γ′相和Fe3O4构成,扩散层均由α Fe相、ε相（Fe3N）、CrN相和γ′相构成,但各相含量有差别。而淬火态和淬火+一次回火态的渗氮试样未能获得具有足够好综合性能的渗层组织。     

H13模具钢表面激光熔覆Co基合金涂层的组织和性能

采用CO2连续激光器在H13模具钢表面制备Co基合金涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、显微硬度计和摩擦磨损试验机等设备分析测试了熔覆层的微观组织和性能。结果表明:激光熔覆层与H13钢基材之间呈现良好的冶金结合特征。熔覆层与基材的结合区为粗大柱状晶和细小共晶组织,熔覆层中部呈典型亚共晶组织特征,表层为致密而细小的亚共晶组织。经过激光熔覆处理后,H13钢基材表面硬度和耐磨性得到了显著改善。     

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。     

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。     

高品质H13模具钢质量研究与分析

通过叙述高品质H13模具钢生产关键技术,并对比检测了国内外几家H13模具钢的成分、非金属夹杂物、显微组织、横向强度和冲击功等指标,莱钢模具钢质量已经达到或超过国外进口钢材水平。     

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。     

深冷处理对H13钢组织结构和热稳定性的影响

 为了研究深冷处理对H13热作模具钢热稳定性的影响及组织演化规律,利用洛氏硬度计、X射线衍射仪、扫描电子显微镜及透射电子显微镜等对经不同热处理工艺处理后H13热作模具钢的热稳定性及显微组织进行了表征。结果表明,深冷处理促使部分残余奥氏体转变为马氏体,导致深冷处理后试验钢的硬度高于淬火态试验钢的硬度。经深冷处理后试验钢在540 ℃回火20 h过程中其硬度均比常规热处理的试验钢硬度高,深冷处理的试验钢具有更好的热稳定性。与常规热处理的试验钢相比,深冷处理促使钢中碳原子偏聚并在回火过程中以碳化物的形式析出,导致深冷处理的试验钢回火后马氏体基体中碳的质量分数降低。透射电镜结果显示,试验钢在回火过程中析出的大量弥散分布的纳米级M₂₃C₆型碳化物,经长时间回火后碳化物粗化致使试验钢硬度随着回火时间的增加而下降。     

H13钢带状偏析演化规律研究

 针对H13钢中普遍存在的带状偏析现象,利用金相显微镜及SEM研究了H13钢不同状态带状偏析的演化规律。研究结果表明,H13钢退火态的带状偏析由枝晶偏析的热变形引起,表现为碳化物的球化程度、颗粒大小及分布的不均匀;退火组织的不均匀性直接影响H13淬火、回火态的组织均匀性,且退火组织中金属元素分布的不均匀及偏析带中存在的一次液析共晶碳化物一直保留到钢的回火状态,影响了H13钢的等向性;良好的退火组织是制造高品质H13热作模具钢的关键因素。     

镧及钡复合处理H13模具钢力学性能研究

在H13热作模具钢中添加不同含量的镧及钡,研究了镧和钡对H13模具钢室温力学性能的影响。结果表明,镧和钡复合处理能提高H13模具钢的室温力学性能:H13模具钢的室温拉伸性能、冲击韧性和洛氏硬度随镧和钡含量的增加呈现先增大后变小的趋势,镧含量为0.038%、钡含量为0.009%时具有最佳的室温力学性能。