[发明专利]一种H13模具钢的两级均匀化处理工艺

说明书

一种H13模具钢的两级均匀化处理工艺，属于材料技术领域，具体包括：H13模具钢铸造完成后，先经720‑820℃/1‑3h均匀化工艺进行一级均匀化处理，随后经1150‑1230℃/1‑3h均匀化工艺进行二级均匀化处理，总保温时间为2‑6h。采用两级均匀化处理的方式，减少或消除铸态H13钢的合金元素偏析和共晶碳化物，提高合金组织的均匀性，并得到细小的晶粒组织。本工艺具有操作简便、适用性广、降低实际工艺成本等优点。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种H13模具钢的两级均匀化处理工艺。

背景技术

铸态H13模具钢普遍存在枝晶偏析现象，其上含有大量的铬、钼、钒等合金元素。枝晶偏析对H13钢的力学性能造成一定的损害，影响其使用性能。在传统的工业生产中，常用的方法是利用高温均匀化处理来加速合金元素的扩散过程，将H13铸锭置于Ac₃以上温度中长时间保温，使枝晶间偏析元素充分扩散。常规均匀化也称为一级均匀化，由于均匀化过程需要高温长时间处理，造成工艺成本高，同时引起晶粒粗大现象。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种H13模具钢的两级均匀化处理工艺。所有原子在α-Fe BCC中的扩散系数都比γ-Fe FCC中的大。同时试样在Ac₁以下α-Fe相区保温时，凝固组织中的过饱和马氏体开始分解为片状铁素体和粒状碳化物。随着保温时间的延长，分解的马氏体体积分数逐渐增加，片状铁素体尺寸逐渐减小，粒状碳化物均匀地分布在铁素体上，直接增大了组织中的相界面面积和晶界面积，相界面面积和晶界面积的增加为形成细小均匀的奥氏体晶核以及合金元素的扩散提供了有力条件。采用低温和高温均匀化相结合的方式，实现更好的均匀化效果，获得常规均匀化工艺无法得到的微观组织。

H13模具钢铸造完成后，先在Ac₁以下单相区内，晶体结构为α-Fe BCC时，进行一级均匀化处理，随后在Ac₃以上单相区内，晶体结构为γ-Fe FCC时，进行二级均匀化处理。通过两级均匀化处理，消除或减少枝晶偏析和共晶碳化物，提高合金组织的均匀性。所述的H13模具钢，其各组分的质量百分数分别为：C 0.32％-0.42％，Si 0.80％-1.20％，Mn0.20％-0.50％，Cr 4.75％-5.50％，Mo 1.10％-1.75％，V 0.80％-1.20％，不可避免的杂质含量0.1％，余量为Fe。

一种H13模具钢的两级均匀化处理工艺，包括以下步骤：

(1)采用一定冶炼方法制备H13模具钢试样，测量所述模具钢材料的Ac₁和Ac₃温度；

(2)将步骤(1)制得的模具钢试样放置均热炉中，首先在其Ac₁以下α-Fe BCC相区内，进行一级均匀化处理，保温结束后冷却至室温；

(3)将一级均匀化处理后的模具钢试样放置在均热炉中，在其Ac₃以上的γ-FeFCC相区，对试样进行二级均匀化处理，保温结束后冷却至室温。

上述一种H13模具钢的两级均匀化处理工艺，其中：

所述步骤(1)中，采用真空感应冶炼的方式冶炼钢水，然后浇铸制成圆柱形的铸锭，其成分按质量百分比含C 0.32％-0.42％，Si 0.80％-1.20％，Mn 0.20％-0.50％，Cr4.75％-5.50％，Mo 1.10％-1.75％，V 0.80％-1.20％，不可避免的杂质含量0.1％，余量为Fe。

所述步骤(2)中，所述的一级均匀化处理的温度为720-820℃，保温时间为1-3h。

所述步骤(3)中，所述的二级均匀化处理的温度为1150-1230℃，保温时间为1-3h。两级均匀化处理的总保温时长为2-6h。

本发明的特点和有益效果：