H13热作模具钢的化学成分.doc

Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuseH13热作模具钢的化学成分及其改进和发展的研究                               潘晓华     朱祖昌                                                             (艾福表面处理技术(上海)有限公司,上海工程技术大学)摘要:应用钢的强韧化设计和金属学原理的相关理论,本文相当详尽地分析了H13钢的化学成分及其对钢的组织结构和性能的影响,同时阐明了近年来国内外对H13钢成分的改进和发展方面的工作,旨在促进人们能更进一步开展开发、制造和处理H13钢的研究。关键词:H13钢,化学成分,显微组织,positionofH13HotWorkToolSteelandIt’sDevelopmentPANXiaohua, ZHUZuchangAstract:,:h13steel,position,microstructure,toolsteeldesign1. 前言热作模具钢要求材料具有高的淬透性、高的高温强度、高的耐磨性、高的韧度、高的抗热裂能力和高的耐熔损性能等。在美国,热作模具钢分为三种:铬热作模具钢、钨热作模具钢和钼热作模具钢,都冠以H字母,分别表示为H10~H19、H21~H26和H42、H43等。其中前两种钢的含碳量在(~)﹪范围,后种钢的含碳量在(~)﹪范围内,三种钢的Cr、W、Mo和V合金元素的总含量在(6~25)﹪范围。 H13钢是使用最广泛和最具代表性的热作模具钢种,它的主要特性是[1]:(1)具有高的淬透性和高的韧性;(2)优良的抗热裂能力,在工作场合可予以水冷;(3)具有中等耐磨损能力,还可以采用渗碳或渗氮工艺来提高其表面硬度,但要略为降低抗热裂能力;(4)因其含碳量较低,回火中二次硬化能力较差;(5)在较高温度下具有抗软化能力,但使用温度高于540℃(1000℉)硬度出现迅速下降(即能耐的工作温度为540℃);(6)热处理的变形小;(7)中等和高的切削加工性;(8)中等抗脱碳能力。更为令人注意的是,它还可用于制作航空工业上的重要构件。航空及宇航工业发展要求其构件采用具有高强度、高韧度和高屈强比的材料,人们已经知道[2],钢铁材料要能与钛合金相竞争,其拉伸强度必须达到1600~1700MPa,其断裂韧度KIC≥125MPa√m的水平。对飞行器,随飞行速度与音速的比值(称为马赫数,Ma,)的增加,要求构件能承受500℃或更高温度的能力,为此须采用具有二次硬化能力的钢材。人们正是从热作模具钢受到启发,将之作为一种超高强度钢加以应用和开展相当类型的超高强度钢的研究。本文将结合钢的强韧化理论和金属学原理来对H13钢的化学成分进行分析,并阐明目前在国际上其发展的概況。由于篇幅所限,关于本文中涉及的更详尽技術资料可以登陆我们公司网站索。2. H13钢的化学成分的分析 H13钢是C-Cr-Mo-Si-V型钢,在世界上的应用极其普遍,同时各国许多学者对它进行了广泛的研究,并在探究化学成分的改进。钢的应用广泛和具有优良的特性,主要由钢的化学成分决定的。当然钢中杂质元素必须降低,有资料表明,当Rm在1550MPa时,%%,会使冲击韧度提高约13J[2]。十分明显,NADCA207-2003标准就规定:优级(premium)%,而超级(superior)%%P。下面对H13钢的成分加以分析。  碳:美国AISIH13,UNST20813,ASTM(最新版)的H13和FEDQQ-T-570的H13钢的含碳量都规定为(~)%,是所有H13钢中含碳量范围最宽的。德國X40CrMoV5-(~)%,含碳量范围较窄,德國DIN17350中还有X38CrMoV5-1的含碳量为(~)%[3]。日本SKD61的含碳量为(~)%[3,4]。我国GB/T1299和YB/T094中4Cr5MoSiV1和SM4Cr5MoSiV1