H13熱模具鋼顯微組織金相分析
摘 要點：按照北美壓鑄協(xié)會提出的高質(zhì)量壓鑄H13鋼驗收標準NADCADCA# 207-90和H11、H13及改進槽鋼顯微成分偏析驗收參照圖普對H13某國產(chǎn)鋼進行顯微組織分析，并對其真空淬火顯微組織進行分析。
關(guān)鍵詞：熱作模具鋼；熱處理；顯微組織
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1 序言
在淬硬環(huán)境中，H13鋼具有較強的韌性，并具有優(yōu)異的耐熱裂性，是一種既堅韌又耐熱的空冷硬化型熱作模具用鋼。適用于制造壓鑄模具、擠壓模具、熱切邊模具、熱鍛模具等。
在中國，H13鋼是4Cr5MoSiV1鋼。法國的AFNORZ40COV5與日本的JISSKD61相似，德國的DIN1.2344，瑞典的SS142242。
大家都知道，熱作模具鋼的質(zhì)量是危害模具壽命的重要因素?，F(xiàn)在，主要通過顯微組織對熱作模具鋼的質(zhì)量進行分析。北美壓鑄協(xié)會模具材料聯(lián)合會編制的《高端H13鋼壓力鑄造模具驗收標準》廣泛應(yīng)用于鑒定顯微組織。NADCA#207-90。參照圖普，近期探索的顯微帶狀組織驗收可以更好地顯示鋼材的力學(xué)性能和模具壽命之間的關(guān)系。所以，它們是金相定級材料的重要指標。本論文從這兩個方面對一種國產(chǎn)H13鋼進行顯微組織分析，并對這些材料的真空淬火顯微組織進行研究。
2 按照NADCA的解釋
按照NADCA#207-90規(guī)范，一般試件都是在淬火狀態(tài)下推斷的。
2.1 材料成分：
表1列出了國內(nèi)H13鋼的化學(xué)成分分析結(jié)論。H13鋼和NADCA#207-90中高級H13鋼的成分也包含在ASTMA681(最新修訂版)中，表中包含的4Cr5MoSiV1鋼是GB/T1299-2000《合金工具鋼》所規(guī)定的H13鋼成分。
降低鋼中硫含量對提高H13鋼的純度具有重要意義，從而提高其性能。文獻[3]介紹，當硫的質(zhì)量濃度為0.014%時，可大大提高鋼件的斷裂韌性KIC值。高質(zhì)量的海外電渣重熔H13鋼含硫量濃度保持在0.005%～0.008%范疇。這里，國內(nèi)電渣重熔鋼H13R還有待提高。
2.2 純度：
NADCA#按ASTME-45-97(最新修訂版)進行鋼中非金屬夾雜物成分等級測量，207-90要求。這是一種利用JK定級圖來識別非金屬夾雜物的瑞典Jernkontoret方法。根據(jù)夾雜物的形狀(不根據(jù)夾雜物的成分)和分布分為四種基本類型，記錄為A、B、C和D，并且根據(jù)夾雜物的厚度或孔徑分為兩個系列，用字母e表示粗系。
國產(chǎn)H13R鋼試件具體測量結(jié)論見表2，基于試件中最嚴重的視角，結(jié)果表明該鋼純度略有偏差。NADCA#207-90的允許等級在表中。所以相應(yīng)納入進口2344(德國)、H13鋼在W302(奧地利)的測定值。
2.3 淬火強度：
NADCA#H13鋼供應(yīng)時，207-90標準淬火強度不得高于235HB。淬火態(tài)和冷拉態(tài)是ASTMA681-94標準中最需要的
235HB和262HB具有高韌性。表3列出了國內(nèi)H13R鋼及循環(huán)淬火、高淬高回工藝的預(yù)處理試樣測量硬度值。為了方便比較，也列
進口2344和W302鋼的相應(yīng)測量值。
2.4 淬火顯微組織
在鐵素體基體上，H13鋼供應(yīng)態(tài)淬火顯微組織均勻分布在球形合金滲碳體上。NADCA#根據(jù)鋼材等級和規(guī)格驗收合格等級，207-90規(guī)范相差甚遠。
圖1顯示了國內(nèi)H13R鋼淬火態(tài)顯微組織。在某些地區(qū)，鐵素體基材呈位向分布，在某些地區(qū)呈等軸狀分布，細點合金滲碳體分布不均勻，鐵素體晶界二次合金滲碳體析出較多，有些晶界幾乎呈鏈狀析出顆粒和細桿狀滲碳體。在GB1299-2000標準中，這種類型的第二級圖被評為≥4級，達標不得超過2級。根據(jù)NADCA#207-90規(guī)范，圖1所示機構(gòu)應(yīng)評為不合格。
預(yù)處理樣品顯微組織如圖2所示，國內(nèi)鋼經(jīng)循環(huán)淬火和高淬高回(在真空爐內(nèi))(a)和(b)。按圖2(a)換句話說，鐵素體的位置慢慢趨向于等軸狀，滲碳體的聯(lián)合分布水平有所提高，但是晶界上仍然有滲碳體呈鏈狀析出。按圖2(b)換句話說，鐵素體基材仍然保持著奧氏體和粒狀貝氏體(見圖4.)粒狀合金滲碳體的位置比較均勻。圖2顯示了NADCA#207-90規(guī)范。(a)評定為不過關(guān)；圖2(b)評定為基本合格，但不符合高質(zhì)量H13鋼。
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圖1 H13R鋼淬火態(tài)顯微組織(×500)
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圖2 H13R循環(huán)退火(a)和高淬高回(b)顯微組織
a)×500????????????????????????????? b)×500
2.5 晶粒大小：
NADCA#207-90規(guī)范對晶粒尺寸的測量有特殊要求，但ASTM比較法也可以根據(jù)一定的工藝處理金相檢測試件。延伸標準是
ASTME-晶粒尺寸應(yīng)在7級以上，112。
本文對具體解決試件進行了晶粒度測量，結(jié)論見表4。在測量過程中，樣品的放大倍數(shù)為400倍，換算成晶粒度值增加100倍。
2.6 熱處理特點：
NADCA#207-90標準：厚
