H13熱作模具鋼含量大Cr、V等合金元素具有較高的熱強(qiáng)度和淬火性。鋼錠交付前必須球化退火，以消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，提高切削性能。除了降低硬度外，球化還會(huì)影響顯微組織和碳化物的分布。目前國(guó)內(nèi)外科技工作者的研究主要集中在鍛后熱處理工藝上，而鑄態(tài)組織的研究很少。某公司采用INTECO電渣爐生產(chǎn)的氣體保護(hù)H球化退火后，鋼錠硬度高，大顆粒碳化物聚集粘連，退火周期長(zhǎng)。因此，根據(jù)H提出了三種改進(jìn)的球化退火工藝，系統(tǒng)研究了球化退火對(duì)鑄態(tài)顯微組織的影響規(guī)律和機(jī)制，探索了適宜性H最經(jīng)濟(jì)、最有效的退火工藝，為工業(yè)應(yīng)用提供依據(jù)。
試驗(yàn)用H13鋼錠(截面尺寸:160mm×160mm）通過(guò)快速電渣重熔（ESRR）工藝冶煉，鋼錠化學(xué)成分見(jiàn)表1。從鋼錠心部取樣，樣品尺寸為20mm×20mm×15mm。
表1 試驗(yàn)鋼的名義化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）
C
Si
Mn
Cr
V
Mo
P
S
0.37～0.40
0.98～1.01
0.35～0.37
5.03～5.05
0.92～0.95
1.28～1.30
≤0.015
≤0.003
調(diào)整原球化退火工藝方案中的保溫溫度和時(shí)間：方案1，870℃×2h 750℃×4h；方案二，870℃×2h 快速冷卻至500~5500℃ 750℃×4h；方案三，850℃×4h。降低冷卻速度~80)降低冷卻速度℃/h降至50℃/h出爐溫度為500℃。降低冷卻速度~80)降低冷卻速度℃/h降至50℃/h以下，出爐溫度均為500℃。在測(cè)試獲得的良好工藝的基礎(chǔ)上，出爐溫度分別為350℃和200℃，進(jìn)一步研究出爐溫度對(duì)退火顯微組織和性能的影響。金相樣品被4%硝酸酒精溶液腐蝕Leica DM 2700M金相顯微鏡觀察。采用HBE-3000布氏硬度計(jì)測(cè)量樣品硬度。結(jié)果表明：
(1)采用方案一級(jí)溫球化退火，冷卻至200℃出爐的基體組織主要是粒狀貝氏體，大量小碳化物顆粒分散，部分大顆粒碳化物適度粗化均勻分布。該方案周期短，退火硬度低，退火效果好。
(2)隨著冷卻速度的降低，基體組織從針狀下貝氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榘鍫钬愂象w，降低出爐溫度后進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)榱钬愂象w。冷卻速度是決定針狀鐵素體能否寬化和粒狀貝氏體能否形成的重要因素。
(3)在試驗(yàn)條件下，碳化物顆粒的形態(tài)主要與保溫時(shí)間有關(guān)。延長(zhǎng)絕緣時(shí)間容易導(dǎo)致碳化物顆粒的聚集和粗化，產(chǎn)生大顆粒碳化物的積累和粘附，不利于降低硬度。
（4）對(duì)于H球化退火后的緩冷對(duì)組織有重要影響。延長(zhǎng)緩冷時(shí)間有利于獲得粒狀貝氏體，降低硬度。
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