H13热锻模热处理的最佳性能

minanqing

H13热锻模热处理的最佳性能？各位能不能发表一下看法

wangjinye81

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湘寒月

H13钢材的机械加工性能、热处理工艺、化学成份及特性全面介绍
H13钢材对照世界各国钢材牌号：
国标准
D I N 材料号  1.2344 对 照
标 准  美国 AISI 瑞典 ASSAB 日本 JIS 中国 GB
钢号  4Cr5MoSiV1  H13 8407 SKD61 H13

H13钢材特性：
H13电渣重熔钢是采用创新的炼钢法，然后经过真空除气和电渣重熔使钢中的含硫量小于0.003%，钢材组织更细化、韧性更好，机械性能各向同性，热处理硬度均匀，具有很高的热强度和热耐磨性、良好的导热性，耐热疲劳性，对热裂不敏感，可在有限范围内进行水冷，由于进行了加钙处理和出钢前加入的稀土元素终脱氧，具有极好的机械加工性能。
H13钢材化学成份：
C% Si% Cr% Mo% V%
0.40 1.0 5.3 1.4 1.0

物理性能:
线膨胀系数（10-6K-1）

20-100℃  20-200℃ 20-300℃ 20-400℃ 20-500℃ 20-600℃ 20-700℃
10.9             11.9          12.3              12.7        13.0        13.3           13.5

热导率（W/m.k）
20℃  350℃  700℃  
24.5    26.8      28.8


主要用途：
H13是万能热作工具钢。可作压铸模，轻合金挤出模，锻模，铸模，塑料生产挤压机螺杆和柱塞，热剪裁刀片等。

用途举例   
合金成分   
用途  工作条件推荐数据  
硬 度 HB HRC 抗拉强度 N/mm2
金属挤压成型模、型腔模和星状轴架（以及上述工件的嵌件和芯轴）  锌铝合金  管、杆、板  410-450 44-47 1400-1550
轻金属合金  通常挤压的杆、板、管和特殊板、管  410-470 44-49 1400-1600
重金属合金  通常挤压的杆和板  410-470 44-49 1400-1600
钢  板管  410-470
410-470 44-49
44-49 1400-1600
1400-1600
  锌、铝合金  轴  410-495 44-50 1400-1700
金属挤压模挤压心轴和穿孔芯轴  轻金属合金  轴  410-495 44-50 1400-1700
重金属合金    410-495 44-50 1400-1700
钢  常规用途  410-495 44-50 1400-1700



用途举例   
合金成分  硬 度 抗拉强度 HB HRC N/mm2
锤 锻
模具镶嵌件 385-520 41-53 1300-1800
型腔型芯件 385-520 41-53 1300-1800
水 压 机 锻
锻模 385-495 41-50 1300-1700
模具镶嵌件 385-520 41-53 1300-1800
型腔型芯件 440-520 46-53 1500-1800
410-550 44-55 1400-1900
            


压铸模和与压铸金属直接接触的组件  
模具和镶嵌件 &, amp, amp, lt, /o:p> 375-430 40-45 1260-1460
喷嘴  410-455 44-47 1400-1550
型芯件  375-430 40-45 1260-1460
顶杆  410-455 44-47 1400-1550


用H13材料代替3Cr2W8制造压铸模:
H13材料含Cr、V量比3Cr2W8V高，所以韧性好，热疲劳强度高、抗氧化性好，而3Cr2W8料含W量高，这样造成导热性差，容易产生疲劳裂纹，另外成份偏析大，韧性差，脆性大，模具易裂。为了使大量的W能熔入奥氏体中去，减少成份偏析，必须采用高温淬火，这样使热处理能耗大，变形也大。故国外已逐步淘汰用3Cr2W8材料制造压铸模具。
H13锻造
始锻温度：1120℃ 终锻温度：850℃；电渣锭料坯500℃左右进炉预热，3小时后采用四段加热法：即缓慢升温，100℃为一级，保温10分钟，在相变的温度下保温至850℃、后快速升温至1120℃。具体加热时间视材料截面尺寸大小定；对模块先镦粗后拔长，要三镦三拔，锻造比≥2.5。
H13热处理:
软化退火℃  冷却方式  硬度HB
750-800 随炉  ≤230


淬火℃  冷却介质  硬度HRC 抗拉强度N/mm2
1020-1050 气、油或热浴500-550℃  54 1910


回火℃      100    200   300   400   500   550   600   650
硬度HRC         53     52     52     54     56     54     50      42
抗拉强度N/mm2 1850 1790 1790 1910 2050 1910 1670 1330



机械加工：
  高速钢刀具  硬质合金刀具  
切削速度
（米/分）  进给量
（毫米/转）  切削速度
（米/分）  进给量
（毫米/转）  
车削
镗削
螺纹加工
铰孔  12-32
10-14
2-3
6-8 0.09-0.20
0.04-0.12
0.08-0.38 50-160 0.3-1.0
铣削（带柄铣刀）
切削深度在8mm以下
切削深度在1mm以下   
13-15
30-40 毫米/分
30-40
40-50  
40-70
60-110 毫米/分
60-80
100-130
铣削（片铣刀）
切削深度在8mm以下
切削深度在1mm以下  15-20
35-45 35-45
45-60 60-110
110-140 60-80
170-200
硬质合金牌号：车削P10-P30 高速钢牌号：镗削3343
铣削P25-P40 铣削3243
车削3207

热处理工艺简述：
应力大于材料的弹性极限，材料就会产生塑性变形，应力大于材料的强度极限则材料就要开裂，应力包括机加工应力，热应力和组织应力。
一.消除应力退火
模具在机加工过程中会产生很大的机加工应力，所以在淬火前必须把这部分应力去除。在粗加工和精加工后，必须进行二次去应力退火，然后进行修模，再安排最后淬火。不然会使模具在淬火过程中产生过大的变形。工艺为模具加热至600-650℃到温后，保温2-3小时，随炉慢冷至400℃以下出炉空冷。 淬火前的精加工注意要留磨削余量。
二、淬火时多次预热
为了尽量减少热应力，模具在加热到淬火温度前必须进行多次预热（400-650-900℃），模具整个截面都达到预定预热温度后，保温一定时间，然后再逐渐升温到下一个预热温度，且升温速度不能太快，因此时模具温度尚低，刚性大、塑性差、易裂。加热保温时间按每毫米壁厚1/2～1分钟计算。
三.淬火温度选择（奥氏体转化）
为了使合金元素充分溶入奥氏体中去，淬火加热温度及保温时间必须充分，温度越高，时间越长，合金元素溶解越充分，则模具红硬性及抗回火稳定性越好，但容易使晶粒长大，机械性能下降，变形加大，故H13钢料以1020～1030℃淬火温度为宜。
1. 选择正确的冷却方法
冷却可以采用油冷，气冷，500-550℃热浴分级，冷速快，产生热应力大，变形就大，但冷速过慢容易使碳化物在晶界析出，使材料强度极限降低，故一般以500～550℃分级或真空炉中高压气淬为宜。形状复杂的模具，不能冷至室温再回火，一般冷至80℃左右将它直接放入100～150℃的加热炉内，均热时间按1小时/100mm计算，使心部完成组织转变，然后再进行回火。
2.及时回火
在淬火过程中会产生很大的热应力及组织应力，必须通过及时回火去除，不然很易造成模具变形、开裂，回火时尽量缓慢加热到所需温度，H13材料一般需回火三次，回火温度决定于每次前道工序所测的硬度。一般在550～600℃为宜。回火时间至少2小时。
3.渗氮（氮化）
氮化使模具表面产生较硬的氮化层，此氮化层有很好的耐磨性和耐腐蚀性，能提高模具的耐热疲劳强度和降低磨擦系数，提高模具寿命。一般可采用离子氮化或气体氮化，氮化层深度以0.2～0.3毫米（所括过渡层），硬度HV550～800为宜，氮化层过深，硬度过高，氮化层容易剥落。
氮化前工件必须小心洗净，消除油渍，不然影响氮化质量。
氮化后模具不能再进行研磨，不然将会使氮化层磨掉。
4.其他工序：
5.电火花加工：
电火花加工是通过电荷的火花跳跃放电，使浸没在电解液中的工具表面被熔化。在熔化层和新凝固层之间有可能会出现裂纹。另外在熔化层下面，模具被加热到淬火温度以上，结果会形成新的淬火区（白色层）。
电流强度增大，使烧蚀速率以及表面粗糙度也越来越高。会造成对模具表面的损害。
在放电初加工之后，必须要以低电流强度进行精加工，以便对模具的损伤保持到最小程度。
热处理过程中聚积的残余应力，在放电加工过程中，很易导致拉伸裂纹，所以回火去应力必须充分。
6.磨床加工：
回火后模具进行磨床加工，为防止磨削裂纹和表面软化，必须注意下列准则：
1.充分冷却；
2.磨削压力不要过大
3.合理选择研磨材料
4.加工工艺合理
三、焊接
在机械加工或使用过程中，模具开裂、崩口、掉块、磨损、表面龟裂、加工超差等各类新旧模具，可以进行补焊修复。焊丝材料应尽量与要修理的基体材料相似。
瑞士卡斯特林一厄特蒂国际公司上海技术服务部利用瑞士进口的先进专门设备，可以代客户进行补焊修复、表面强化和预保护处理。焊接时模具需预热至400～500℃进行，焊接后需及时回火去应力。
四、镀铬
H13钢可进行镀铬处理。处理后工件必须立即在180～260℃温度进行回火，时间为4-6小时，以免发生氢脆。
o 如何进一步提高压铸模具寿命：
o 适当预热––模具在压铸前需要进行150～350℃预热，这样使模具的韧性、红硬性均佳。
o 冷却温度适宜––模具冷却需加热到50℃后再使用，这样可以减少热裂，一般不允许小于20℃使用。
o 表面处理:
五. 模具泣滑剂必须稳固地附于模具内腔表面，避免金属直接接触模具。
六. 钢砂喷射：
1.可清除积聚在模具内腔之脱模剂残余物。
2.部分热裂纹可用此法消除。
3.产生的外应力（压应力）可抵消产生“热裂”之内应力。
4.消除应力––模具在压铸过程中，会不断产生应力。不去除这些应力，则到一定程度就会引起疲劳裂纹，所以需定期采用热处理回火机械方法去除应力。
氮化––模具应定期去应力后氮化，这样会显著提高模具寿命。

wangqinghua196

回复 1# minanqing 和回复 3# belldou


    “H13热锻模热处理的最佳性能”的说法就给所以与这个模具制造相关的人提出了要求。也就是谈不上最佳，只能是满足使用就可以了。
不过杜工回帖真是最佳！

湘寒月

回复 4# wangqinghua196


    汪总，又在打击我啊，他自己了解了H13这种材料，他就会知道在什么情况下才是H13的最佳性能，何必什么都一一讲出，让楼主自己领悟岂不更好。

chenlunar

回火℃      100    200   300   400   500   550   600   650
硬度HRC         53     52     52     54     56     54     50      42
这个是不是有问题，600度回来出来HRC达不到50吧？650度硬不用说吧