蘇州東锜模具鋼公司

　　H13是目前廣泛應(yīng)用的一種空冷硬化模具鋼，我國八五期間**重點(diǎn)推廣鋼種。H13鋼有較高的韌性和耐冷熱疲勞性能，不容易產(chǎn)生熱疲勞裂紋，而且抗粘結(jié)力強(qiáng)，與熔融金屬相互作用小，廣泛應(yīng)用于熱鐓鍛、熱擠壓和壓鑄模具的制造，特別適宜用作壓鑄模，其生產(chǎn)的壓鑄件外觀質(zhì)量好，模具使用壽命也較長。同時(shí)該鋼材有較高的熱強(qiáng)性，是一種強(qiáng)韌兼?zhèn)涞馁|(zhì)優(yōu)價(jià)廉鋼種，制造壓鑄模的廠家特別歡迎。

　　作為壓鑄模，影響其壽命的主要因素是：模具經(jīng)受熱循環(huán)會(huì)產(chǎn)生熱疲勞（即龜裂）；壓鑄時(shí)熔融金屬被注入型腔模，在被高溫金屬?zèng)_刷和直接接觸的模具部位，會(huì)發(fā)生沖蝕和腐蝕。因此提高模具的熱疲勞性能和耐蝕性是提高H13鋼壓鑄模具壽命的有效途徑。

　　因滲氮可提高模具的熱疲勞性和耐蝕性，通過對H13鋼壓鑄模先進(jìn)行淬火+回火的預(yù)備熱處理，然后再進(jìn)行氮化的復(fù)合熱處理試驗(yàn)研究。發(fā)現(xiàn)新工藝較傳統(tǒng)工藝可明顯提高H13鋼壓鑄模的表面硬度、耐磨性、熱疲勞性和耐蝕性，其模具使用壽命較偉統(tǒng)熱處理提高了1倍。

　　2 模具材料和預(yù)先熱處理

　　（1）壓鑄模材料為AISI-H13，模具外形尺寸為ф250*120mm，基體硬度要求為46～48HRC，其化學(xué)成分和臨界溫度如表1所示。

　　表1 H13飲的化普顧分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）和臨界溫度（℃）ASTMA681-94

　　鋼號化學(xué)成分（%）臨界溫故知新（℃）CSiMnCrMoVPSAc1Ac3Ar1Ar3MsH130.32-0.450.80-1.200.20-0.504.75-5.21.10-1.750.80-1.20≤0.03≤0.03850910700820335

　　（2）預(yù)先熱處理工藝。

　　H13鋼預(yù)先熱處理加熱是在高溫鹽浴爐中進(jìn)行的。為減少H13鋼壓鑄模的熱應(yīng)力和促進(jìn)奧氏體均勻化，在達(dá)到奧氏體化溫度前應(yīng)進(jìn)行分段預(yù)熱。因此在進(jìn)入鹽浴爐前，應(yīng)采用550℃+40min和850℃+40min的兩段預(yù)熱，鹽加熱以1030℃為*佳。

　　3 H13鋼壓鑄模的氮碳共滲熱處理

　　H13鋼壓鑄模選擇氮碳共滲是因?yàn)樵摴に囀窃诘蜏胤秶鷥?nèi)（500-600℃）進(jìn)行的，碳原子在α鐵中的固深度卻低于氮原子的固深度，由于氮原子和碳原子的這種相互促進(jìn)作用，使氮碳共滲速度得到很大提高。考慮到氮碳共滲后不影響H13鋼壓鑄模的基體硬度，氮碳共滲溫度應(yīng)低于回火溫度。

　　3.1 設(shè)備

　　H13鋼壓鑄模的氮碳共滲可在75kW氣體滲氮爐中進(jìn)行。

　　3.2 氮碳共滲工藝。

　　H13鋼壓鑄模氮碳共滲熱處理是在正常氣體氮碳共滲熱處理生產(chǎn)中進(jìn)行的。氮碳共滲前必須對預(yù)備熱處理后的H13鋼壓鑄模進(jìn)行*后的精加工（磨削、電火花加工等），裝爐前需用汽油或酒精等脫脂，經(jīng)清洗后工作表面不能有銹或臟物。

　　H13鋼壓鑄模的氮碳共滲介質(zhì)為氨氣+乙醇，工藝為580℃*4.5h。

　　3.3 氮碳共滲后的組織和性能

　　（1）滲層組織。

　　H13鋼試樣氮碳共滲后的組織依次是Fe2N、Fe3N、Fe4N及C、Mo、V等合金氮化物。

　　（2）滲氮層厚度及表面硬度。

　　H13鋼試樣經(jīng)氮碳共滲后厚度約為0.20mm，表面硬度>900HV。耐磨性高，與調(diào)質(zhì)、高頻淬火的試樣相比磨損失重可分別減少1-2個(gè)數(shù)量級或成倍降低。

　　（3）抗疲勞性能。

　　氮碳共滲后由于表面處于壓應(yīng)力狀態(tài)，以及γ′等彌散析出物陰礙位錯(cuò)滑動(dòng)，氮碳共滲后疲勞極限比滲碳及高頻淬火的疲勞極限提高25%-35%。

　　（4）耐蝕性。

　　H13鋼壓鑄模經(jīng)氣體氮碳共滲后，表面可形成特性較穩(wěn)定的氮化物質(zhì)，耐蝕性有所提高。一般耐大氣腐蝕與發(fā)藍(lán)、鍍鋅者相當(dāng)，抗海水腐蝕與鍍匐有相近的性能。

　　4 試驗(yàn)結(jié)果分析

　　從試驗(yàn)結(jié)果可知，H13鋼壓鑄模經(jīng)1030℃淬火、600℃回炎丙經(jīng)580℃氣體氮碳共滲熱處理后，模具表面硬度達(dá)900HV以上，基體硬度46-48HRC，模具的耐磨性、抗疲勞性、耐蝕性等有很大提高。

　　生產(chǎn)實(shí)踐證明：接傳統(tǒng)熱處理單純進(jìn)行淬火、回炎，H13鋼壓鑄模一般壓鑄5000-6000件，工件即發(fā)生龜裂，而經(jīng)淬火、回火+氮碳共滲復(fù)合熱處理的H13鋼壓鑄模，壓鑄同一種2件可達(dá)12000件以上，提高模具使用壽命1倍以上。

　　5 結(jié)束語

　　由H13鋼制壓鑄模淬火、回火再進(jìn)行氮碳共滲的結(jié)果可得出如下的結(jié)論：

　　（1）H13鋼制壓鑄模淬火、回火后再進(jìn)行氮碳共滲可獲得較高的表面硬度耐磨性、耐疲勞性能、耐蝕性。同時(shí)氣體氮碳共參相當(dāng)于模具淬火、加工后的一次回火，模具變形小。

　　（2）滲層氣體氮碳共參具有生產(chǎn)周期短、溫度低、設(shè)備簡單、操作方便等特點(diǎn)。

　　（3）生產(chǎn)實(shí)踐表明：H13鋼制壓鑄模淬火、回火后再進(jìn)行氮碳共滲熱處理，其使用壽命是常規(guī)熱處理的2倍以上。

　　（4）H13鋼制壓鑄碳較佳的熱處理工藝為：1030℃淬火，600℃回火后先對模具進(jìn)行修整，然后再進(jìn)行580℃+4.5h氣體氮碳共滲，滲氮后油冷。

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