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    H13压铸模具钢的预热处理和渗氮处理

    发布时间:2021-05-06 00:45:33
    H13压铸模具钢的预热处理和渗氮处理
         H13是目前广泛使用的一种空冷硬化模具钢,是国家在“八五”期间推广的。H13钢韧性高,耐冷热疲劳,不易产生热疲劳裂纹,抗粘着性强,与熔融金属的相互作用小。H13钢广泛用于制造热镦、热挤压和压铸模具,特别适用于压铸模具。H13钢生产的压铸件外观质量好,使用寿命长。同时,该钢具有较高的热强度,是一种兼具韧性和韧性的优质低价钢,尤其受到压铸模具制造商的欢迎。
      
      作为压铸模具,影响其寿命的主要因素有:模具经历热循环时会发生热疲劳(即开裂);在压铸过程中,熔融金属被注入型腔模具中,模具中被高温金属冲刷和直接接触的部分会发生侵蚀和腐蚀。因此,提高模具的热疲劳性能和耐腐蚀性是提高H13钢压铸模具寿命的有效途径。
      
      由于渗氮可以提高模具的热疲劳和耐腐蚀性能,对H13钢压铸模进行了淬火+回火的初步热处理,然后进行了渗氮的复合热处理。发现新工艺与传统工艺相比,能明显提高H13钢压铸模的表面硬度、耐磨性、抗热疲劳性和耐腐蚀性,模具使用寿命比卫通热处理提高一倍。
      
      1.模具材料和预热处理
      
      1)压铸模具材料为AISI-H13,模具外形尺寸为ф250*120mm,基体硬度为46 ~ 48 HRC,其化学成分和临界温度如表1所示。
      
      表H13饮料的化学成分(质量分数)和临界温度(℃)(ASTMA681-94)
      
      钢种化学成分(%)的临界温度为新(℃)csimncrmopsac1a C3 ar 1 a3 msh 130.32-0 . 450.80-1 . 200.20-0 . 504.75-5 . 21 . 10-1 . 750.80-1.20
      
      2)预热处理工艺。
      
      H13钢的预热处理在高温盐浴炉中进行。为了降低H13钢压铸模的热应力,促进奥氏体的均匀化,应在达到奥氏体化温度之前进行预热。因此,在进入盐浴炉之前,应采用550℃+40分钟和850℃+40分钟两级预热,盐加热的最佳温度为1030℃。
      
      2.H13钢压铸模氮碳共渗热处理
      
      H13钢压铸模选择氮碳共渗是因为工艺在低温(500-600℃)下进行,但α铁中碳原子的固深低于氮原子。由于氮原子和碳原子的相互促进,氮碳共渗速度大大提高。考虑到H13钢压铸模氮碳共渗后基体硬度不受影响,氮碳共渗温度应低于回火温度。
      
      1)设备
      
      H13钢压铸模的氮碳共渗可以在75kW气体氮化炉中进行。
      
      2)氮碳共渗工艺。
      
      H13钢压铸模的氮碳共渗热处理是在常规气体氮碳共渗热处理生产中进行的。H13钢压铸模在氮碳共渗前,经过初步热处理后,必须进行最终精加工(磨削、电火花加工等)。).充电前,应先用汽油或酒精脱脂。清洁后,工作表面不应有铁锈或污垢。
      
      H13钢压铸模的氮碳共渗介质为氨和乙醇,工艺为580℃×4.5h..
      
      3.氮碳共渗后的组织和性能
      
      1)渗透层结构。
      
      H13钢氮碳共渗后的显微组织依次为Fe2N、Fe3N、Fe4N和碳、钼、钒等合金氮化物。
      
      2)氮化层厚度和表面硬度。
      
      H13钢试样氮碳共渗后的厚度约为0.20毫米,表面硬度大于900HV。耐磨性高,磨损失重比调质样品和高频淬火样品减少1-2个数量级或几倍。
      
      3)抗疲劳性。
      
      氮碳共渗后,由于表面处于压应力下,γ′等弥散析出物阻碍位错滑移,氮碳共渗后的疲劳极限比渗碳和高频淬火后高25%-35%。
      
      4)耐腐蚀性。
      
      气体氮碳共渗后,H13钢压铸模表面可形成稳定的氮化物质,耐蚀性提高。一般耐大气腐蚀相当于发蓝镀锌,耐海水腐蚀类似于电镀流道。
      
      4.测试结果分析
      
      从试验结果可以看出,H13钢压铸模经1030℃淬火和580℃气体氮碳共渗600℃热处理后,模具表面硬度达到900HV以上,基体硬度达到46-48HRC,模具的耐磨性、耐疲劳性和耐腐蚀性都有很大提高。
      
      生产实践证明,5000-6000件H13钢压铸模一般单独用氮碳共渗进行调质后压铸,2件以上的H13钢压铸模经调质和氮碳共渗联合热处理后可以用同种类压铸,从而使模具使用寿命提高一倍以上。
      
      5.结束语
      
      根据H13钢压铸模调质后再进行氮碳共渗,可以得出以下结论:
      
      1)将1)H13钢压铸模淬火回火,然后进行氮碳共渗,以获得较高的表面硬度、耐磨性、耐疲劳性和耐腐蚀性。同时,气体氮碳共参相当于淬火加工后的一次回火,模具变形小。
      
      2)渗透气体氮碳互参具有生产周期短、温度低、设备简单、操作方便的特点。
      
      3)生产实践表明,H13钢压铸模调质后的使用寿命是常规热处理的两倍以上。
      
      4)H13钢压铸碳较好的热处理工艺是1030℃淬火,600℃回火,先修模,然后580℃+4.5h氮碳共渗,渗氮后油冷。
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