H13鋼高溫淬回火后奧氏體晶粒度對強(qiáng)韌性的影響

  H13鋼是一種具有優(yōu)良的熱強(qiáng)性、淬透性、紅硬性和抗冷熱疲勞性能的含Cr型熱作模具鋼,廣泛地應(yīng)用于熱擠壓模、壓鑄模和熱鍛模,H13鋼是目前在鋁合金壓鑄模領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的一種熱作模具鋼。H13鋼的正常淬火加熱溫度為1020~1050℃,高溫加熱后淬火可以提高斷裂韌性,從而增加熱作模具鋼的疲勞裂紋擴(kuò)展抗力,高溫回火又可以提高材料的塑性和韌性,兩者都有利于改善熱作模具鋼的熱疲勞性能。所以,探討H13鋼在高溫淬回火下的強(qiáng)韌性對于其熱處理工藝的進(jìn)一步優(yōu)化具有一定的指導(dǎo)意義。

  實(shí)驗原始材料為經(jīng)真空和電渣重熔后的商用H13鋼Φ30mm棒料,其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)為0.41C,1.00Si,0.37Mn,4.95Cr,1.27Mo,0.98V,其余為Fe。試件的熱處理工藝為:先將試件加熱到780℃保溫30min,再繼續(xù)分別加熱到1060℃、1090℃,保溫20min油淬。接著將淬火后的試件在590℃回火兩次,每次2h。為了減少試件在高溫下的脫碳,熱處理爐中事先放入少量的木炭。

  將熱處理后的試件進(jìn)行取樣,按照GB6397-86加工標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣;按照北美壓鑄協(xié)會NADCA#207-2003標(biāo)準(zhǔn),加工成10mm×10mm×55mm的標(biāo)準(zhǔn)V型缺口沖擊試樣。室溫拉伸和沖擊實(shí)驗分別在CMT4105微機(jī)電子萬能試驗機(jī)和JB-30B沖擊試驗機(jī)上完成。采用飽和苦味酸水溶液浸蝕奧氏體晶界,用5%的HNO3酒精浸蝕試樣的組織,隨后在9XB-PC正置金相顯微鏡下觀察試樣的晶粒大小與組織形貌。利用VDT512顯微硬度計測試試樣的回火硬度,為了保證結(jié)果的準(zhǔn)確性,每個試樣測試6個結(jié)果取平均值。試樣的拉伸和沖擊斷口的形貌觀察使用JSM-6480LV掃描電子顯微鏡來完成。研究結(jié)果表明:

  (1)H13鋼在1060、1090℃淬火并經(jīng)590℃回火后,淬火溫度越高奧氏體晶粒越大。1090℃淬火后材料的抗拉強(qiáng)度及硬度比1060℃淬火的分別提高了6.15%和4.5%,但其斷后伸長率及沖擊功分別下降了12.24%和13.67%。

  (2)H13鋼在1060℃淬火+590℃回火時具有優(yōu)良的強(qiáng)韌性配合,對于要求熱硬性和高強(qiáng)度為主的模具,可以適當(dāng)?shù)靥岣叽慊饻囟鹊圆怀^1090℃為宜。