H13 钢组织中热处理工艺对其性能的影响检测方案(金相显微镜)

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热处理工艺对H13钢组织性能的影响 杜量 武强(东北特钢集团检化验部) 摘要：本文通过对H13钢材分别采用不同热处理工艺的组织性能相比较。测试结果表明：等温球化退火后的 H13钢显微组织更加均匀，碳化物分布弥散，力学性能显著提高 关键词：H13钢热处理力学性能显微组织 Effects of heat treatment on mechanical properties of H13 steel Du Liang， Wu Qiang (Dongbei special steel group Test experiment department) Abstract： Compared to H13 steel were used to the organizational performance of different heat treatmentprocesses.The experimental results show that H13 steel by isothermal spheroidizing can be improved for obtainingmore refined microstructure Key words： H13 steel； heat treatment； mechanical property： structure H13钢是-种典型的热作模具钢，该钢含有 Cr、Mo、Si、V等合金元素，具有较高的硬度、淬透性、抗氧化性及热疲劳抗力。-一般在400℃~600℃热作场合下服役，适合制作各类热作模具，如压铸模、热挤压模、高速锤锻模等"。本文通过对经过不同热处理工艺后的H13钢得到的组织性能进行分析，从而为优化H13钢热处理工艺提供依据。 1 实验方法 本实验采用非真空感应炉冶炼+电渣重熔生产的H13钢锭，化学成分见表1所所。经经温扩散处理，然后经过1180℃加热锻造成直径180mm棒材，超细化处理后，取 H13钢锻件试各3件，分别进行常规退火及等温球化退火试验。常规退火工艺为：随炉升温到880℃×3h，炉冷至500℃以下出炉空冷2，等温球化退火工艺为：880℃×3h+炉冷至750℃×4h，500℃以下出炉空冷。退火后分别进行淬火回火实验，本文确定 H13钢的淬火温度分别为1000℃、1050℃和1100℃，采用50~60℃温水冷却以降低淬火应力，再经630℃二次回火。比较常规退火与等温球化退火对 H13钢淬回火组织性能的影响。 表1H13钢的化学成分(%) 牌号 C Si Mn P S Cr Mo V H13 0.40 1.21 0.30 0.022 0.009 5.00 1.50 1.10 2实验结果分析 2.1 H13钢材退火组织性能分析 H13钢锻件经两种退火工艺后得到的硬度差异不大，但其组织有较大区别。常规退火后组织为变形球状珠光体+少量粒块状碳化碳(如图1a)，硬度为213~219HB；经等温球化退火的组织为球状珠光体+弥散分布的粒状碳化物(如图1b)，其硬度为210~215HB。 图1(a)常规退火工艺组织(b)等温退火工艺组织 由图1(a)(b)可以看出，常规退火处理的 H13钢材珠光体颗粒粗大，不够均匀；而等温退火后的 H13钢材珠光体均匀细小的分布在铁素体基体中，性能要优于常规退火的组织。 2.2淬回火组织性能分析 将不同退火工艺下的 H13钢材试样分别分加热到1000℃、1050℃和1100℃保温淬火，再经630℃二次回火，得到 H13钢淬回火力学性能如表2所示。 表2H13钢淬回火力学性能 状态 淬火温度℃ 抗拉强强 MPa 断后伸长率% 冲击韧性J 常规 1000 1273 13.3 40.3 退火 1050 1321 12.1 39.2 1100 1392 11.2 38.5 等温 1000 1326 14.2 41.3 退火 1050 1407 13.4 40.1 1100 1491 12.3 39.4 由表2可看出，随着淬火温度的升高 H13钢的抗拉强度逐渐增加。在淬火加热的过程中，合金碳炭物 M23C6(主要是含Cr 的碳化物)逐渐融入奥氏体晶粒中，当加热温度达到一 定温度时，合金碳化物 MC(主要含Ⅴ的碳化物)开始溶解。加热温度越高溶入的合金元素越多，淬火回火冷却后抗拉强度越高。 图2(a)等温球退淬回火组织(1(b)常规退火淬回火组织 对比常规退火与等温球化退火后相同淬火温度下的组织如图2可以看出，H13钢在相同温度淬回火后，常规退火的 H13刚才组织中有未溶的粒状碳化物、回火马氏体，退火不完全，成分还没有均匀化，淬回火后组织不均匀，碳化物溶解较少(图2a)；而经过等温球退后(图2b)，组织中的碳化物明显减少且细化，回火后碳化物粒子分布均匀，回火组织的稳定性提高。 3结论 退火工艺选用等温球退工艺的 H13钢材与选用常规退火工艺相比，显微组织更加均匀，淬回火后等温球退工艺的 H13钢材组织碳化物分布的更加弥散，从而获得良好的力学性能。 ( 参考文献 ) ( [1]徐进，陈再枝等.模具钢.冶金工业出版社，19 9 8；10 ) ( [2]合金钢手册编写组.合金钢手册第三册[M].北京：冶金工业出版社，1983：116. ) 本文通过对 H13 钢材分别采用不同热处理工艺的组织性能相比较。测试结果表明：等温球化退火后的 H13 钢显微组织更加均匀，碳化物分布弥散，力学性能显著提高