H13钢退火及球化退化工艺

文章出处：网责任编辑：作者：人气：-发表时间：2022-10-27 15:05:00

H13热作模具钢由于含大量Cr、V等合金元素而具有高的热强性和淬透性，钢锭交货前须经球化退火以消除内应力，降低硬度，提高切削加工性能。球化除降低硬度外，对显微组织、碳化物分布状态等都会产生影响。目前，国内外科技工作者的研究多集中在锻后热处理工艺，而针对铸态组织研究很少。某公司采用INTECO气体保护电渣炉生产的H13钢锭，经球化退火后存在硬度偏高及大颗粒碳化物聚集、粘连等问题，且退火周期较长。因此，根据 H13钢的相变特征，提出3种改进的球化退火工艺，并系统研究球化退火对铸态显微组织的影响规律及机理，以探索适合H13钢的最经济、最有效的退火工艺，为工业应用提供依据。

试验用H13钢锭（截面尺寸：160mm×160mm）经快速电渣重熔（ESRR）工艺冶炼，钢锭化学成分见表1。自钢锭心部取试验样，试样尺寸为20mm×20mm×15mm。

表1 试验钢的名义化学成分（质量分数，%）

对原球化退火工艺方案中保温温度及时间进行调整：方案一，870℃×2h+750℃×4h；方案二，870℃×2h+快速冷却至500～550℃+750℃×4h；方案三，850℃×4h。降低冷却速度：由原方案中（70～80）℃/h降至50℃/h以下，出炉温度均为500℃。在经试验所得到的较好工艺的基础上，分别设定出炉温度为350℃和200℃，以进一步研究出炉温度对退火显微组织及性能的影响。金相试样经4%硝酸酒精溶液腐蚀后用LeicaDM2700M型金相显微镜观察。采用HBE-3000型布氏硬度计测量试样硬度。结果表明：

（1）采用方案一等温球化退火并缓冷至200℃出炉得到的基体组织以粒状贝氏体为主，大量细小碳化物粒子弥散分布，有部分适度粗化且均匀分布的大颗粒碳化物。该方案周期短，退火硬度低，退火效果好。

（2）随冷却速度降低，基体组织由针状下贝氏体转变为板条状贝氏体，降低出炉温度后又进一步转变为粒状贝氏体。冷却速度是决定针状铁素体能否宽化和粒状贝氏体能否形成的重要因素。

（3）在试验条件下，碳化物粒子形态主要同保温时间有关。延长保温时间易导致碳化物粒子聚集粗化，并产生大颗粒碳化物的堆积和粘连，不利于硬度降低。