h13鋼的真空熱處理

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1、H13鋼的真空熱處理摘要：介紹了北美壓鑄模協(xié)會（NADCA）推薦的H13鋼的真空熱處理工藝，詳細討論了對熱處理設(shè)備的要求，工件的裝爐，熱電偶的放置，奧氏體化，淬火速率與工件組織和性能的關(guān)系，回火工藝和硬度控制，模具的去應(yīng)力處理，H13鋼模具的熱處理質(zhì)量和檢測，以及熱處理合格證書的內(nèi)容，并附有H13鋼淬火組織級別圖。關(guān)鍵詞：H13鋼；模具；氣淬；回火。1前言1.1北美壓鑄模協(xié)會(簡稱NADCA)所推薦的H13鋼真空熱處理工藝程序，由NADCA所屬金屬模具委員會熱處理工作組10位委員和12個國家和地區(qū)的團體委員參加編制，2003年NADCA模具材料標準小組

2、(9個團體)和模具熱處理(7個團體)又稍作修改，將其編入NADCA#207-2003優(yōu)質(zhì)和超級H13鋼材料和熱處理驗收標準。參加編制的協(xié)會成員有著名的美國通用汽車公司、德國蒂森特殊鋼及熱處理公司、奧地利百祿和瑞典烏特霍姆等公司，因此該工藝文件反映了歐美工業(yè)化國家的H13鋼最近的熱處理工藝水平，對國內(nèi)模具的真空熱處理有一定的參考價值。本文根據(jù)NADCA推薦的工藝程序，并結(jié)合作者從事真空熱處理的工作經(jīng)驗編撰而成，供國內(nèi)從事模具真空熱處理的同行參考。1.2由于近年來國內(nèi)外真空高壓氣淬技術(shù)突飛猛進的發(fā)展，NADCA介紹的H13鋼真空熱處理資料中所應(yīng)用的氣淬爐壓

3、力僅為2~5bar，而目前國內(nèi)真空氣淬爐的冷卻壓強已普遍提高至6~10bar，并采用對流加熱技術(shù)，故對原文中的一些工藝參數(shù)用戶應(yīng)根據(jù)具體條件慎重選用。1.3對于原文中的間斷(分段)冷卻(interruptedquenching)，按照國內(nèi)的慣用術(shù)語，以下稱為分級淬火。2NADCA推薦的熱處理工藝規(guī)范2.1應(yīng)用范圍優(yōu)質(zhì)和超級H13鋼熱處理時最關(guān)鍵的工藝參數(shù)是奧氏體化溫度和隨后的淬火冷卻速度。為獲得最佳的金相組織和力學性能，并盡量減少工、模具的變形和開列，真空爐必須能夠控制淬火冷卻速度(AbarIpsen公司稱為“控制冷卻”)。NADCA認為，雖然也可以應(yīng)

4、用其它熱處理方法和手段例如鹽浴奧氏體化和油淬工藝進行H13鋼的熱處理，但唯有真空爐才能應(yīng)用其特有的程序控制工藝。本文討論的工藝方法僅限于真空加熱、高壓氣淬，其它熱處理工藝方法不屬于本文討論范圍。2.2對所用真空爐的要求真空爐至少應(yīng)有2~5bar的氣淬壓強，并且備有連接若干個工件熱電偶的可編程序控制器。真空爐有足夠的冷卻能力，能使模具表面從1030℃冷卻的冷速不小于28℃/min。在淬火冷卻過程中，必須具有等溫保持功能，能根據(jù)工件的表面和心部熱電偶的輸入信號進行分級冷卻。2.3工件的裝爐選擇合適的裝載夾具及料架，以盡量減少工件變形。爐中的工件應(yīng)放置整齊，

5、保證熱處理的均勻性以防止變形和開裂。不應(yīng)超載，以保證爐子能達到規(guī)定的冷卻速率(28℃/min)。第1頁共5頁2.4熱電偶的放置建議將表面熱電偶(TS)放置在一個專用的孔中，孔徑通常為3.175~6.35mm，依據(jù)所用的熱電偶直徑選用，孔深為16mm±3mm。表面熱電偶(TS)孔應(yīng)設(shè)在模具最大表面的背面中心附近，即在1/4L(長)×1/4W(寬)的范圍內(nèi)。對于圓形模具，設(shè)在1/2半徑的近中心范圍內(nèi)。心部熱電偶(TC)應(yīng)盡量靠近模具質(zhì)量中心，或利用模具現(xiàn)有的冷卻孔。在不能放置心部熱電偶的情形下，則可用一塊有效尺寸相同的替代模塊，在其心部放置熱電偶，以控制爐

6、內(nèi)工件溫度。所有熱電偶孔都要用耐火纖維填充，以免熱電偶與冷卻介質(zhì)直接接觸。熱電偶必須固定，以防淬火過程中移動。如果爐中同時有多種工件，熱電偶應(yīng)放置在截面最大的工件上。應(yīng)指出，與采用經(jīng)驗公式計算工件保溫時間的方法相比，用工件熱電偶法控制保溫時間更為科學合理。另外，通常每爐2~4支工件偶已足以控制爐子的加熱和冷卻過程。熱電偶的放置位置很重要，特別是對模具截面尺寸相差較大的或需要進行分級淬火的工件。2.5預熱將工件裝入冷爐，以低于220℃/h的速率進行加熱(以心部熱電偶測得值為準)。爐溫加熱至540~675℃后保溫，直至TS-TC＜90℃。加熱至845℃±1

7、0℃后保溫，直至TS-TC＜40℃。預熱步驟可由熱處理工藝人員按具體情況選用。通常二次預熱溫度分別為650℃±20℃，850℃±10℃，保溫時間按心部熱電偶Tc分別到達650℃和850℃，即TC與TS一致的時間(心部零保溫)控制。帶有對流加熱風扇的真空爐，預熱階段的加熱速度可更快些，對流加熱直至850℃保溫結(jié)束(對流加熱階段爐壓為2bar)。2.6奧氏體化工件經(jīng)850℃±10℃預熱后加速加熱至1030℃±5℃。保溫時間為TS-TC＜14℃后30min或TS達到1030℃后最多保溫90min，兩者中取先到達者。為防止H13鋼中Cr元素蒸發(fā)，建議在900~

8、1030℃加熱保溫過程中向爐內(nèi)回充適量分壓的高純氮氣。2.7淬火盡可能快速淬冷至455℃(按T