[發明專利]提高H13鋼退火組織均勻性的熱處理工藝

有效

• 申請號: 201910536450.5
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN110317934B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 樊明強;常金寶;張雲飛;趙英利;陳文;張坤;趙楠
• 申請（專利權）人: 河鋼股份有限公司
• 主分類號: C21D6/00
• 分類號: C21D6/00;C21D1/32
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 趙紅強

本發明公開了一種提高H13鋼退火組織均勻性的熱處理工藝，其工藝過程為：（1）將鍛造后的H13鋼冷卻至400～500℃，裝入加熱爐，加熱溫度680～750℃、保溫2～4h，出爐空冷；（2）所述H13鋼空冷至300～400℃后熱裝爐，以50～120℃/h的升溫速率升溫至800～850℃預熱保溫、保溫時間2～4h；再以50～120℃/h的升溫速率升溫至1060～1100℃，爐料透保后保溫1～2h；出爐空冷至≤100℃；（3）將H13鋼裝入加熱爐，升溫至860～900℃、保溫4～6h；然后冷卻至720～740℃、保溫6～8h；再升溫至840～880℃、保溫4～6h；再冷卻至720～740℃、保溫6～8h；最后冷卻至≤500℃，出爐空冷。本工藝避免了碳化物沿晶界呈鏈狀分布，顯著提高了材料退火組織均勻性和等向性能。

技術領域

本發明涉及一種模具鋼熱處理工藝，尤其是一種提高H13鋼退火組織均勻性的熱處理工藝。

背景技術

H13鋼具有較高的熱強性、較高的韌性、優良的抗熱疲勞性和抗熱蝕性能，被廣泛應用于熱鍛模、鋁合金壓鑄模和熱擠壓模。H13鋼熱作模具在服役過程中，模腔需承受反復的加熱和冷卻，同時還受到一定的沖擊作用，常見的主要失效形式為熱疲勞裂紋、模腔熱蝕磨損和模腔塑性變形，其中熱疲勞裂紋是造成H13熱作模具早期失效最主要原因。熱疲勞裂紋的萌生階段主要受強度控制，而擴展階段主要受韌性控制，因此，高溫下強度和韌性的良好配合對提高H13鋼抗疲勞性能至關重要。

均勻的退火組織是保證H13鋼高強韌性的重要前提。H13鋼鍛后組織為馬氏體、貝氏體和珠光體的混合組織，且硬度較高，在交貨前通常需退火處理，以降低材料硬度、并為后續熱處理做好組織準備。H13常規等溫退火工藝為：860～890℃奧氏體化，爐冷至700～760℃等溫球化后，爐冷至≤500℃出爐空冷。按上述退火方法對H13鋼進行退火處理后，退火組織中存在碳化物沿晶界呈鏈狀分布，對比NADCA#207-2003中退火組織評級圖確定為AS16級，屬不合格級別。這種鏈狀碳化物可遺傳到淬、回火組織中，對材料的強度和韌性均有較大影響，尤其是降低橫向沖擊韌性。如何消除鏈狀碳化物和網狀碳化物，獲得碳化物彌散分布，尺寸均勻適中，顆粒圓整度高的退火組織，是提高H13鋼質量水平和模具壽命的重要手段。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種提高H13鋼退火組織均勻性的熱處理工藝，以提高H13鋼質量水平和模具壽命。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：（1）將鍛造后的H13鋼冷卻至400～500℃，裝入加熱爐，加熱溫度680～750℃、保溫2～4h，出爐空冷；

（2）所述步驟（1）處理的H13鋼空冷至300～400℃后熱裝爐，以50～120℃/h的升溫速率升溫至800～850℃預熱保溫、保溫時間2～4h；再以50～120℃/h的升溫速率升溫至1060～1100℃，爐料透保后保溫1～2h；出爐空冷至≤100℃；

（3）將步驟（2）處理的H13鋼裝入加熱爐，以50～120℃/h的升溫速率升溫至860～900℃、保溫4～6h；然后以20～50℃/h的冷卻速率冷卻至720～740℃、保溫6～8h；再以50～120℃/h的升溫速率升溫至840～880℃、保溫4～6h；再以20～50℃/h的冷卻速率冷卻至720～740℃、保溫6～8h；最后以20～50℃/h的冷卻速率冷卻至≤500℃，出爐空冷。

本發明所述H13鋼的化學成分組成及其質量百分含量為：C 0.38～0.43%，Si 0.80～1.20%，Mn 0.30～0.50%，Cr 5.10～5.60%，Mo 1.30～1.60%，V 0.80～1.20%，P≤0.020%，S≤0.003%，O≤0.005%，N≤0.015%，其余為Fe及不可避免的雜質。

本發明所述鍛造后的H13鋼的截面尺寸為φ90～170mm。