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H13模具鋼的熱加工工藝研究

H13鋼根據(jù)質(zhì)量分為一般H13鋼和優(yōu)質(zhì)H13鋼。優(yōu)質(zhì)H13鋼由于采用了較先進(jìn)的生產(chǎn)工藝技術(shù)，鋼質(zhì)純凈，組織均勻，偏析輕微，等向性好，具有更高的韌性及熱疲勞性能。實(shí)驗(yàn)表明，優(yōu)質(zhì)H13鋼改鍛后模具壽命與改鍛前基本相當(dāng)，因此改鍛意義不大。但一般H13鋼必須進(jìn)行改鍛，以擊碎大塊非金屬夾雜物，消除碳化物偏析，均勻組織及力學(xué)性能，提高模具壽命。
H13鋼由于合金元素含量高，導(dǎo)熱性差，共晶溫度又較低，易引起過燒。因此，加熱時要控制好爐溫，且加熱要緩慢均勻。對于≥φ70mm的坯料，應(yīng)先在800~900℃區(qū)間預(yù)熱，然后再加熱至始鍛溫度1065~1175℃。預(yù)熱加熱速度為1~1.5min/mm，高溫加熱速度為0.8~1min/mm。為保證加熱均勻，坯料在爐膛內(nèi)要翻轉(zhuǎn)90°不少于2次。鍛造時，采用“二輕一重”鍛造法，進(jìn)行多次拔長鐓粗，總鍛造比≥3，各工序鐓粗比≥2。

H13鋼的預(yù)備熱處理 H13鋼常規(guī)預(yù)備熱處理為改鍛后進(jìn)行球化退火，目的在于均勻組織，降低硬度，改善切削性能。H13鋼由于合金元素的影響，本質(zhì)上為過共析鋼，一般采用等溫球化退火。H13鋼等溫球化退火工藝為：加熱至845~900℃保溫1h+1mim/mm，爐冷至720~740℃等溫2h+1min/mm，隨爐冷至500℃以下出爐空冷，組織為粒狀珠光體，硬度≤229HBS。
H13鋼通過擴(kuò)散退火及球化退火，能消除一次碳化物，改善偏析，使二次碳化物呈球狀均勻分布在鐵素體基體上，能顯著提高鋼的橫向沖擊韌性。試驗(yàn)表明，H13鋼經(jīng)高溫均勻化處理，退火態(tài)的橫向沖擊功超過90J，淬火回火態(tài)沖擊功超過20J，其沖擊功較未擴(kuò)散退火處理的高1倍以上，達(dá)到或接近Uddeholm8407S鋼的水平（其沖擊功分別78J和23J）。文獻(xiàn)介紹，H13鋼通過1040℃×100min油冷+920℃×6h爐冷+760℃×8h爐冷的擴(kuò)散退火加球化退火的預(yù)備熱處理，然后經(jīng)常規(guī)淬火回火，模具的硬度及沖擊值均較高，具有佳的使用壽命。雖然處理時間長一些，成本高一些，但結(jié)合使用壽命考慮，成本還是低的。 H13鋼也可采用調(diào)質(zhì)（1160℃淬火+720℃回火）代替球化退火。
研究表明，隨著奧氏體化溫度升高，H13鋼硬度及斷裂韌性升高，但沖擊韌性下降。若采用調(diào)質(zhì)作為預(yù)備熱處理，可在幾乎不降低沖擊韌性的條件下得到大的斷裂韌性，有力于提高H13鋼熱作模具的抗熱疲勞性能，硬度值也有所提高。

H13鋼模具在加工中應(yīng)注意事項(xiàng)：
(1)在模具淬火中將螺紋孔用石棉泥堵死，模芯部工作帶處用石棉保護(hù)好；加熱過程中，一般不允許打開爐門，以免影響爐內(nèi)溫度的均勻性，減少氧化脫碳；淬火后應(yīng)及時回火。 (2)嚴(yán)格控制熱處理工藝參數(shù)，不同的熱處理工藝對模具變形影響較大，因此在制定工藝時應(yīng)謹(jǐn)慎。
(3)由于熱處理后硬度較高，對有孔、槽等表面的加工，在熱前應(yīng)加工工藝槽讓開(非型腔表面)。
(4)車端面時采用從內(nèi)到外的方式可獲得較低的表面粗糙度。 (5)堆焊修復(fù)時，應(yīng)注意模具的預(yù)熱和保溫。

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