更多材料問題，歡迎點擊右側咨詢窗口與客服在線溝通，或與我們銷售代表聯系。H13鋼是世界范圍內使用較廣泛的一種熱作模具鋼，其鋼材質量直接影響模具的使用壽命影響H13鋼材質量的重要因素是帶狀偏析及偏析帶中的大塊共晶碳化物，這也是國產H13鋼中較常見的一種缺陷

　　模具鋼，圖源網絡

　　1試驗材料及方法

　　試驗鋼采用非真空感應爐初煉+電渣重熔，鋼錠重量約75kg，經℃加熱鍛造成70mm圓棒，平均鍛造比約為4鍛造成品緩冷后，經880℃×2h760℃×4h等溫退火試驗鋼的化學成分如表1(質量分數)所示

　　金相試樣用4%硝酸酒精腐蝕，用光學顯微鏡和發射掃描電子顯微鏡和能譜分析儀觀察和分析圓棒心部的顯微組織碳化物的類型形態尺寸成分；采用顯微硬度計進行顯微硬度測定

　　2試驗結果及分析

　　2.1鑄態組織向退火組織的轉化

　　試驗鋼錠頭部鑄態組織見圖1組織中可見由大量合金碳化物富集的偏析帶及存在于偏析帶間的一次共晶碳化物[圖1(b)]

　　(a)50倍金相照片；(b)500倍金相照片

　　圖1.H13鋼的鑄態組織

　　凝固過程中，更先凝固區域碳及合金元素含量較低h13相當于我國的哪種鋼，形成枝晶臂[圖1(b)中“灰白色區域”]；在枝晶臂之間[圖1(b)中“黑色區域”]以及晶界處更后凝固的液體由于富集金屬元素，凝固時液體過飽和，會析出第二相粒子，這些第二相粒子偏聚于枝晶間就成為凝固過程中的微觀偏析來源更后凝固的中心區域，碳及金屬元素(主要是釩元素)富集會形成不平衡的亞穩定共晶碳化物，主要是MC共晶碳化物，呈現白亮條塊狀，見圖1(b)所以，H13鋼鑄態組織中金屬元素大量富集于枝晶間是后續組織中的帶狀偏析形成的直接原因

　　(a)橫向；(b)縱向

　　圖3.H13退火態金相組織

　　圖3為試驗鋼經等溫退火處理后橫縱向組織可見，熱鍛拔長及等溫退火對消除H13鋼的帶狀偏析作用不明顯更初的鑄態組織枝晶偏析在鋼錠熱加工鍛造過程中沿變形方向被拉長，并逐漸與變形方向一致，在一定程度上仍保留著枝晶偏析，從而形成碳及金屬元素的貧化帶[圖3(b)中“淺色區域”]富化帶[圖3(b)中“深色區域”]彼此交替堆疊的形貌兩偏析帶分別對應原鑄態組織中的枝晶臂和枝晶間

　　偏析導致碳及金屬元素的貧化帶富化帶固相轉變溫度不同。等溫球化退火過程中碳化物為降低表面能逐漸以Oswald熟化的形式由小粒子向大粒子遷移，更終形成粗大碳化物和細小碳化物區域交替排列于鐵素體上的形貌鍛造對原枝晶間一次碳化物有碎化作用，但不能完全消除這些碳化物，退火后該類碳化物分布在二次碳化物密集區(圖6)

　　圖6.退火組織中的共晶碳化物

　　2.2淬回火處理后帶狀偏析的轉化

　　圖7為H13經過1030℃淬火后的組織由圖可見，退火組織中帶狀偏析遺傳到淬火組織中

　　(a)橫向;(b)縱向

　　圖7.H13淬火態金相組織

　　由于馬氏體相變是一種無擴散型轉變，因此淬火后金屬元素分布不均勻狀態被保留1030℃奧氏體化過程中，退火組織中(Cr,Fe)7C3M6C等相完全溶解進奧氏體，部分MC相(包括顆粒及共晶碳化物)由于溶點較高仍然保留退火組織中碳化物偏析造成淬火后殘留MC碳化物的不均勻分布其結果是殘留MC碳化物集中分布的區域，在較高的溫度淬火后晶粒度仍保持較高的級別

　　這是由于細小的碳化物顆粒對晶界的釘扎作用，以及金屬元素的富集降低了碳原子擴散速度，從而抑制晶粒長大退火+1100℃高溫淬火熱處理仍然不能消除組織中的粗大共晶碳化物，導致這些碳化物被保留到H13鋼的更終回火狀態（圖12）

　　(a)深色區域；(b)淺色區域

　　圖12.H13回火組織

　　回火組織中仍然存在條帶差異，為淬火后帶狀偏析的組織遺傳。但經較高溫度回火以后，隱針和針狀馬氏體區域已不明顯，組織為回火馬氏體和細小的碳化物

　　金屬元素的不均勻分布直接導致回火轉變過程中組織轉變差異，回火組織的不均勻性影響H13鋼的更終力學性能更終得到的H13成品的橫縱向V型缺口沖擊試樣沖擊功分別為6.1和13.4J，等向性僅為0.46可見，帶狀組織在常規熱處理之后，僅具有較低的力學性能尤其是顯微硬度較高的帶狀偏析區，由于集中分布有大量殘留共晶碳化物，材料受到外力作用時極易產生應力集中，是組織中的較薄弱地帶

　　一般而言，相同冶煉條件下，隨著尺寸的增大，鋼錠心部力學性能有下降的趨勢，即所謂的“尺寸效應”可見，工業上應用的大尺寸模具鋼受帶狀偏析的影響更嚴重。

　　模具的使用壽命與鋼材的沖擊韌性有密切關系。Corwyn曾對532塊不同退火帶狀偏析級別的模塊做過試驗h13相當于我國的哪種鋼。研究發現，退火組織的優劣與沖擊韌性存在一定的關系如果退火組織中存在嚴重的碳化物偏析帶，偏析帶中又存在大量的一次液析共晶碳化物，這種缺陷將被保留到回火狀態，對鋼的沖擊韌性產生較大的影響帶狀偏析不僅影響鋼的沖擊韌性，還影響抗拉強度等一系列重要性能，從而降低鋼材等向性

　　如上所述，常規熱處理(退火-淬火-回火)無法顯著改善元素的不均勻分布狀況，不能消除帶狀偏析，鍛造或者軋制雖然能減小帶狀偏析帶寬，但仍不能從根本上消除偏析因此，退火前的原始組織的均勻性對鋼的質量有重要的影響控制退火前組織的均勻性對得到均勻的退火組織有重要意義

　　長時間高溫擴散退火能改善元素的不均勻分布狀況，也能溶解偏析帶中存在的大塊共晶碳化物，使其尺寸減小，減輕一次共晶碳化物對鋼材力學性能的影響高溫擴散溫度和時間的選擇需考慮以下2個方面：

　　1)盡可能地提高擴散溫度，增加擴散時間，更大限度地降低金屬元素的偏析指數，但應考慮高溫和長時間擴散造成的脫碳及晶粒的異常長大現象

　　2)高溫擴散后采用特殊的細化方法恢復長大的晶粒有文獻報道，采用這種工藝提高H13的退火組織的均勻性，從而提高H13的綜合性能，筆者采用類似的工藝將H13的橫縱向沖擊功(V型缺口)分別提高到10.2和14.2J，等向性達到0.72h13相當于我國的哪種鋼，但仍需進一步的試驗研究提高H13的橫向沖擊韌性，以達到世界先進水平

　　1)H13鋼鑄態枝晶組織存在嚴重的成分偏析，這種偏析在熱變形后沿鍛造方向呈帶狀分布，造成退火組織中出現呈帶狀的碳化物偏析，表現為碳化物尺寸分布及密集程度差異，帶狀偏析的本質是金屬元素的成分偏析

　　2)H13鋼退火態帶狀偏析會遺傳到淬火態及回火態，偏析帶間的組織轉變存在差異，組織的不均勻性影響H13鋼的綜合性能

　　3)常規熱處理無法消除退火組織中偏析帶中存在的大塊一次液析共晶碳化物，這些碳化物一直保留到鋼的回火狀態，對H13鋼的沖擊韌性造成了較大的影響

　　4)控制良好的退火組織可以制造出高品質H13熱作模具鋼

　　GNRS3儀器特點:

　　手持式光譜儀｜直讀光譜儀｜油料光譜儀

　　蘇州東锜公司自創立以來一直秉承“誠信、務實、高效、創新”的企業精神，將這一精神融入到企業的經營管理和工作實踐當中，并獲得了社會各界信任與尊重。我公司先后多次被評為“蘇州市鋼材營銷企業五十強”，“全國百強鋼材營銷企業”，被中國質量檢驗協會評為“全國質量服務誠信示范企業”及“全國行業質量示范企業”。

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