H13热模具钢显微组织金相分析
关键词：热作模具钢；热处理；显微组织
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1 序言
在淬硬环境中，H13钢具有较强的韧性，并具有优异的耐热裂性，是一种既坚韧又耐热的空冷硬化型热作模具用钢。适用于制造压铸模具、挤压模具、热切边模具、热锻模具等。
在中国，H13钢是4Cr5MoSiV1钢。法国的AFNORZ40COV5与日本的JISSKD61相似，德国的DIN1.2344，瑞典的SS142242。
大家都知道，热作模具钢的质量是危害模具寿命的重要因素。现在，主要通过显微组织对热作模具钢的质量进行分析。北美压铸协会模具材料委员会编制的《高端H13钢压力铸造模具验收标准》广泛应用于鉴定显微组织。NADCA#207-90。参照图普，近期探索的显微带状组织验收可以更好地显示钢材的力学性能和模具寿命之间的关系。所以，它们是金相定级材料的重要指标。本论文从这两个方面对一种国产H13钢进行显微组织分析，并对这些材料的真空淬火显微组织进行研究。
2 按照NADCA的解释
按照NADCA#207-90规范，一般试件都是在淬火状态下推断的。
2.1 材料成分：
表1列出了国产H13钢的化学成分分析结论。H13钢和NADCA#207-90中高级H13钢的成分也包含在ASTMA681(最新修订版)中，表中包含的4Cr5MoSiV1钢是GB/T1299-2000《合金工具钢》所规定的H13钢成分。
降低钢中硫含量对于提高H13钢的纯度，从而提高其性能具有重要意义。文献[3]介绍，当硫的质量浓度为0.014%时，可大大提高钢件的断裂韧性KIC值。高质量的海外电渣重熔H13钢含硫量浓度保持在0.005%～0.008%范畴。这里，国内电渣重熔钢H13R还有待提高。
2.2 纯度：
NADCA#按ASTME-45-97(最新修订版)进行钢中非金属夹杂物成分等级测量，207-90要求。这是一种利用JK定级图来识别非金属夹杂物的瑞典Jernkontoret方法。根据夹杂物的形状(不根据夹杂物的成分)和分布分为四种基本类型，记录为A、B、C和D，并且根据夹杂物的厚度或孔径分为两个系列，用字母e表示粗系。
国产H13R钢试件具体测量结论见表2，基于试件中最严重的视角，结果表明该钢纯度略有偏差。NADCA#207-90的允许等级在表中。所以相应纳入进口2344(德国)、H13钢在W302(奥地利)的测定值。
2.3 淬火强度：
NADCA#H13钢供应时，207-90标准淬火强度不得高于235HB。淬火态和冷拉态是ASTMA681-94标准中最需要的
235HB和262HB具有高韧性。表3列出了国内H13R钢及循环淬火、高淬高回工艺的预处理试样测量硬度值。为了方便比较，也列
进口2344和W302钢的相应测量值。
2.4 淬火显微组织
在铁素体基体上，H13钢供应态淬火显微组织均匀分布在球形合金渗碳体上。NADCA#根据钢材等级和规格验收合格等级，207-90规范相差甚远。
图1显示了国内H13R钢淬火态显微组织。在某些地区，铁素体基材呈位向分布，在某些地区呈等轴状分布，细点合金渗碳体分布不均匀，铁素体晶界二次合金渗碳体析出较多，有些晶界几乎呈链状析出颗粒和细杆状渗碳体。在GB1299-2000标准中，这种类型的第二级图被评为≥4级，达标不得超过2级。根据NADCA#207-90规范，图1所示机构应评为不合格。
预处理试样显微组织见图2，国内钢经循环淬火和高淬高回(在真空炉中进行)(a)和(b)。按图2(a)换句话说，铁素体的位置慢慢趋向于等轴状，渗碳体的联合分布水平有所提高，但是晶界上仍然有渗碳体呈链状析出。按图2(b)换句话说，铁素体基材仍然保持着奥氏体和粒状贝氏体(见图4.)粒状合金渗碳体的位置比较均匀。图2显示了NADCA#207-90规范。(a)评定为不过关；图2(b)评定为基本合格，但不符合高质量H13钢。
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图1 H13R钢淬火态显微组织(×500)
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图2 H13R循环淬火(a)跟高淬高回(b)显微组织
a)×500????????????????????????????? b)×500
2.5 晶粒大?。?/p>
NADCA#207-90规范对晶粒尺寸的测量有特殊要求，但ASTM比较法也可以根据一定的工艺处理金相检测试件。延伸标准是
ASTME-晶粒尺寸应在7级以上，112。
本文对具体解决试件进行了晶粒度测量，结论见表4。在测量过程中，样品的放大倍数为400倍，换算成晶粒度值增加100倍。
2.6 热处理特点：
NADCA#207-90标准：经1010℃(1850u)奥氏体化后，厚度不大于25.4mm的H13钢件空冷，其最低强度应达到50HRC。
在真空炉中，国内某H13R钢1#和2#具体工件厚度为180mm，经1030℃奥氏体化。
