H13模具鋼
H13鋼含有大量的Cr、Mo、V等合金元素，化學成分優(yōu)化。與高韌性熱作模具鋼5CrMnMo,5CrNiMo相比,H13鋼具有更高的熱強性、耐熱性和淬透性,因此,可用于取代熱強性不足的5CrMnMo,5CrNiMo鋼來制造熱鍛模以提高使用壽命;與高熱強性熱作模具鋼3Cr2W8V相比,H13鋼擁有高的韌性、熱疲勞性和抗熱振性,可以成功地取代因韌性或熱疲勞性不足而引起失效的3Cr2W8V鋼來制造熱擠壓模和熱沖模。H13鋼的優(yōu)異性能還在于其采用了先進的工藝,如特殊的冶金處理,包括爐外精煉(LF法)、電渣重熔(ESR法)、真空電弧重熔(VAR法)、特殊的電加工方法和多級熱處理等,使得H13鋼純凈度高,不含夾渣和雜質,偏析和顯微組織十分均勻,即使大塊鋼坯也是如此。
H13鋼的韌性和塑性明顯優(yōu)于其他H型鋼,甚至在大坯料的中心部分也具有各向同性。韌性的改善減小了粗大裂紋產生的幾率,提高了熱抗疲勞的能力,所以能在較高的工作硬度下使用。瑞典Uddedolm的試驗已經證實,優(yōu)質H13鋼壓鑄模的使用壽命比普通H13鋼高25%。日本大同特殊公司在H13鋼基礎上增加少量的Mo,V等元素,研制出DH21鋼,提高了熱強性和高溫抗沖蝕性,用DH21鋼制作的鋁壓鑄模壽命相當于H13鋼熱作模具的2倍。
一般情況下,H13鋼常用作熱擠壓模、鋁合金壓鑄模和塑料模,使用溫度≤600℃;還可用作冷擠凹模、冷擠鋼管環(huán)形模,是冷熱皆宜的模具鋼。當工作溫度>600℃時,如某些鋼和銅的熱擠壓模具及銅合金的壓鑄模,其表層受熱溫度可達700℃或更高,此時H13鋼已不甚適合,應選用熱強性更好的3Cr2W8V型的H10鋼或性能優(yōu)異的UHBQO80M,QRO90M熱作模具鋼。
1)H13鋼的完全退火工藝為:850~900℃×3~4h,保溫結束后隨爐冷到500℃以下出爐空冷;(2)等溫球化退火工藝:845~900℃×2~4h/爐冷+700~740℃×3~4h/爐冷,≤40℃/h,≤500℃出爐空冷;(3)對于質量要求較高的H13鋼模具,還應進行防止白點退火,工藝周期較長;(4)形狀復雜的模具,在粗加工后應進行一次去應力退火:600~650℃×2h/爐冷;(5)模具熱處理后,若模具型腔采用磨削、電火花和線切割等方法加工成形,會在模具的表面上形成一層厚約10~30μm的淬火馬氏體白亮層,也稱之為“異常層”。由于白亮層中的內應力較大,淬火馬氏體本身又較脆,磨削時容易在表面產生微裂紋和磨削裂紋,因而磨削加工后最好能在低于回火溫度50℃以下進行去應力退火,以消除磨削應力,并使表面可能形成的淬火馬氏體回火韌化。