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回火应进行两次。在500℃回火时,出现回火二次硬化峰,回火硬度高,峰值在55HRC左右,但韧性差。因此,回火工艺应避开500℃左右为宜。根据模具的使用需要,在540~620℃范围内回火较好。
等温球化退火工艺为:860~890℃加热保温2h,降温到740~760℃等温4h,炉冷到500℃左右出炉。
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工具钢中的铬一部分溶入钢中起固溶强化作用,另一部分与碳结合,按含铬量高低以(FeCr)3C、(FeCr)7C3和M23C6形式存在,从而来影响钢的性能。另外还要考虑合金元素的交互作用影响,如当钢中含铬、钼和钒时,Cr>3%<sup>[14]</sup>时,Cr能阻止V4C3的生成和推迟Mo2C的共格析出,V4C3和Mo2C是提高钢材的高温强度和抗回火性的强化相<sup>[14]</sup>,这种交互作用提高该钢耐热变形性能。
Cr对钢共析点的影响,它和Mn大致相似,在约5%的含铬量时,共析点的含C量降到0.5%左右。另外Si﹑W﹑Mo﹑V﹑Ti的加入更显著降低共析点含C量。为此可以知道:热作模具钢和高速钢一样属于过共析钢。共析含C量的降低,将增加奥氏体化后组织中和后组织中的合金碳化物含量。
系引进美国的H13空淬硬化热作模具钢。其性能、用途和4Cr5MoSiV钢基本相同,但因其钒含量高一些,故中温(600度)性能比4Cr5MoSiV钢要好,是热作模具钢中用途很广泛的一种代表性钢号。
牌号对照
1.2343 | 美国ASTM | 瑞典ASSAB | 德国Groditz | 德国KIND&CO |
H11 | VIDAR | 1.2343 | USN |
化学成分(wt%)
1.2343 | C | Si | Mn | Cr | V | Mo | 其他 |
0.38 | 1.10 | 0.40 | 5.10 | 0.40 | 1.30 | 特殊添加 |
其他元素: S ≤ 0.005,P ≤ 0.015
钢中含碳量决定淬火钢的基体硬度,按钢中含碳量与淬火钢硬度的关系曲线可以知道,H13模具钢淬火硬度在55HRC左右。对工具钢而言,钢中的碳一部分进入钢的基体中引起固溶强化。另外一部分碳将和合金元素中的碳化物形成元素结合成合金碳化物。对热作模具钢,这种合金碳化物除少量残留的以外,还要求它在回火过程中在淬火马氏体基体上弥散析出产生两次硬化现象。从而由均匀分布的残留合金碳化合物和回火马氏体的组织来决定热作模具钢的性能。由此可见,钢中的含C量不能太低。
H13是热作模具钢,执行标准GB/T1299—2000。;牌号4Cr5MoSiV1;合金工具钢简称合工钢,是在碳工钢的基础上加入合金元素而形成的钢种。其中合工钢包括:量具刃具用钢、耐冲击工具用钢、冷作模具钢、热作模具钢、无磁模具钢、塑料模具钢。
查阅FORD和GM公司资料推荐的TQ-1、Dievar和ADC3等钢中的含C量都为0.39%和0.38%等,相应的韧度指标等列于表1,其理由可由此管窥所及。