(进口8407钢材可以压铸寿命)抚顺特钢模具技术分享_两种热作模具H13钢组织和性能研究

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创作者：马 野， 刘晶石， 牟 风， 祝仁龙（抚顺市特殊钢材有限责任公司）

文章内容已登载在《模具制造》月刊，出版权归原作者全部，转截请标注来源，感谢！

1 前言

伴随着我国2001年添加WTO及其机械制造业的发展趋势， 我国的模具工业获得了快速发展趋势， 进而也促进了模具钢材的发展趋势。模具加工技术实力的多少， 已成為评判一个**商品生产水准多少的主要标示， 由于模貝品质在较大水平上影响着商品的品质、 经济效益和新品的研发工作能力， 模貝更变成工业化生产的基本技术武器装备。此外， 在模具工业飞速发展的高需求下， 对模具钢材的使用性能和使用期限等明确提出了更好的规定。在全部模具工业中， 热作模貝占据至关重要的影响力，以压铸模具为例子， 铝压铸做为一种金属材料零件贴近更终样子大小的高精密成型加工工艺， 在快速發展的车辆、 机械设备、 电子器件等关键产业链中具有至关重要的影响力， 需要量与日俱增。在我国每一年必须压铸件数十万吨， 使用价值数十亿元。轻量化就需要很多使用铝合金型材、 镁合金压铸件。每一个我国全是机械制造业推动铝压铸领域， 我国汽车行业应用铝合金压铸件约占65%以上的市场占有率， 在日本等资本主义**做到80%以上。

2 热作模具钢

热作模具钢适用于生产制造对高溫情况的金属材料或形状记忆合金抑制成产品工件的模貝， 该流程要将金属材料或形状记忆合金加温到塑性变形溫度下列， 因而与其他种类的模具钢材如冷作模具钢、 塑胶模具钢材的性能指标有很大差别。热作模具钢碳含量一般为0.3%~0.6%， 加上提升高溫特性的钨、 钼、 铬、 钒等铝合金原素， 可分成铬钼系热作模具钢和铬钨系热作模具钢等。在我国在20个世纪80时代初引入由英国开发设计的海外通用性铬钼系热作模具钢H13 （在我国钢材型号为4Cr5MoSiV1） ， 该钢因其高的切削性能、 淬刚性、 强延展性和热疲惫抵抗力在世界各国获得普遍的运用， 应用于制做冷挤压模、 压铸模具、 热锻模和塑料模具等， 是现阶段全球范畴内应用更普遍的热作模具钢。

伴随着模具技术的发展趋势， 对模具钢材的品质特性明确提出更多规定。早就在20个世纪80时代， 海外模具钢材的**制造业企业， 逐渐开展高抗逆性H13钢的制造和生产制造，更先德国进口明确提出， 根据超纯粹冶炼厂技术性、 匀质化技术性及超优化解决进一步提高了H13钢的等抗逆性，进而使模貝的使用期限大幅度提高。以后日本大同市特殊钢材、 日立、 高频机， 瑞典进口等均发布高級优质H13钢， 走在了全球前端。抚顺特钢发展趋势了高級优质H13钢；瑞典发展趋势了高級优质H13钢 （进口的8407钢） ， 变成出色知名品牌的热作模具钢。

瑞典进口8407钢属热作模具钢， 归属于铬、 钼、 钒碳素工具钢， 该钢组织构造匀称， 高纯度具备高耐磨和高抗逆性， 适用≤600℃工作中的金属材料压铸模具、 压挤模等。

3 试验方案

文中开展二种世界各国类似规格型号的高級优质热作模貝H13钢的品质数据分析科学研究， 涉及到的合金结构钢有抚顺特钢生产制造的H13钢， 瑞典进口的8407钢。文中中用来科学研究的抚顺特钢 H13 钢， 煅造扁钢规格为 350×600mm。生产工艺为：真空泵精练→电渣重熔→大中型快锻机煅造成才→不锈钢板材热处理工艺。用以科学研究的瑞典进口的8407钢， 煅造扁钢规格为350×650mm。

实验对抚顺特钢生产制造的高級优质热作模貝H13钢和瑞典进口的 8407 钢， 依照北美地区压铸模具研究会NADCA#207-2008规范开展成分、 带条状缩松、 退火组织和断裂韧性开展数据分析。

4 实验結果及探讨

4.1 成分

文中中用来科学研究的抚顺特钢高級优质H13钢， 煅造扁钢规格为350×600mm。实验的高級优质H13钢煅造镀锌扁钢的成分如表1所显示。

文中中用来科学研究的瑞典进口的8407钢， 煅造扁钢规格为350×650mm。实验的8407钢煅造镀锌扁钢的成分见表2所显示。

从表 1 和表 2 可以看得出， 二种实验钢成份合乎NADCA #207-2008规范， 不一样钢材牌号的化学成分特性是：抚顺特钢高級优质H13钢的Cr和V原素成分稍高于瑞典进口的8407钢。与不锈钢板材洁净度等级有关的S、 P及汽体成分二种比照原材料也存有差别， 关键为：①瑞典进口8407钢的P成分0.008%高过抚顺特钢高級优质H13钢， 氧含量0.0010%小于抚顺特钢高級优质H13钢；②抚顺特钢**优质H13钢P成分在0.005%小于瑞典进口8407钢， 氮成分115ppm小于瑞典进口8407钢， 氧含量18ppm高过瑞典进口8407钢。

4.2 带条状缩松

带条状缩松是危害热作模具钢本质品质的首要要素之一， 因而比照钢的带条状缩松组织的差别具备关键实际意义。钢的凝结全过程中铝合金原素和碳的聚集产生的渗碳体缩松在热形变被变长， 产生金属原素和碳的聚集杂带， 退火全过程中产生颗粒物规格不一， 渗碳体偏聚的杂带， 试件竖向浸蚀后由此可见条带条状缩松。本实验依据比照原材料的大小规格型号特性， 按NADCA规范规定， 选择原材料心部、 1/4D和边缘带条状组织开展数据分析， 如下图1所显示。

图1 对比实验钢的带条状缩松组织 （50×）

a — —抚钢H13煅造镀锌扁钢心部 b — —8407煅造镀锌扁钢心部

c — —抚钢H13煅造镀锌扁钢1/4D d — —8407煅造镀锌扁钢1/4D

e — —抚钢H13煅造镀锌扁钢边缘 f — —8407煅造镀锌扁钢边缘

依据金相组织观查， 从图 1 中可以看得出， 按NADCA #207-2008 规范图普， 抚顺特钢高級优质H13钢和瑞典进口的8407钢带条状缩松组织合乎可接纳规范规定， 瑞典进口的8407钢的带条状缩松略好于抚顺特钢高級优质H13钢。

4.3 退火组织

退火显微镜组织是点评H13类钢品质优劣的重要根据之一， 北美地区压铸模具研究会NADCA#207-2008优质钢规范中H13钢的退火显微镜组织达标等级为AS1-AS9达标。优良的退火显微镜组织在热处理组织中可以得到较好的奥氏体组织， 可扩宽模貝的热处理温度范围， 变小超温敏感度， 降低模貝形变和避免热处理制冷裂痕的造成， 因而匀称球形铁素体组织既灰铸铁组织， 对热作模貝的更后热处理工艺和应用拥有极其重要的实际意义。本实验依据比照原材料的大小规格型号特性， 按NADCA规范规定， 选择原材料心部、 1/4D和边缘退火组织开展数据分析， 如下图2所显示。

图2 对比实验钢的退火组织 （500×）

a — —抚钢H13煅造镀锌扁钢心部 b — —8407煅造镀锌扁钢心部

c — —抚钢H13煅造镀锌扁钢1/4D d — —8407煅造镀锌扁钢1/4D

e — —抚钢H13煅造镀锌扁钢边缘 f — —8407煅造镀锌扁钢边缘

从图2中可以看得出， 抚顺特钢高級优质H13钢退火显微镜组织等级， 原材料心部、 1/4D和边缘评分为AS4、AS3 和 AS3， 瑞典进口的 8407 钢退火显微镜组织等级， 原材料心部、 1/4D和边缘评分为AS3、 AS3和AS3， 二种实验钢的退火组织优良， 渗碳体遍布匀称弥漫， 不锈钢板材心部、 1/4 D和边缘退火组织等级基本上匀称一致。二种实验钢存有的不同关键为：瑞典进口的8407钢退火组织中， 心部由此可见轻度渗碳体缩松；抚顺特钢高級优质H13钢退火组织中， 心部由此可见少许网状

渗碳体。

4.4 断裂韧性

冲击韧性尤其是横着断裂韧性在热作模具钢中是十分关键的物理性能之一， 被做为是 NADCA #207-2008规范中主要的评分指标值。由于热作模貝在作业环节中必须承担一定的撞击负载， 为了确保模貝不造成裂开和形变， 则要维持较高的断裂韧性和冲击韧性。在大横截面或含钼钨原素高的热作模貝中， 热处理组织中容易发生脆的正中间变化物质造成热脆。根据有效的化学成分设计方案、 有效的热处理方法及组织遍布， 可以提升资料的延展性。针对热作模具钢而言， 依据性能指标的规定， 有效的延展性和抗压强度的配对， 才可以更大限度地提升热作模貝的使用期限。

抚顺特钢高級优质H13钢和瑞典进口的8407钢冲击性试件源自镀锌扁钢横着横截面核心、 1/4D和边缘。按NADCA规范， 选用的热处理工艺规章制度热处理溫度1,030℃，淬火溫度600℃， 冲击性样品的热处理硬度调节到44~46HRC， 解决冲击性试件规格为V型空缺10×10×55mm冲击性试件， 检验冲击性特性， 选用M5C030G3型硬度计、ZBC-300型拉力试验机检验试件强度和冲击性。

对抚顺特钢高級优质 H13 钢和瑞典进口的8407钢横着冲击性特性开展实验， 表3为横着冲击性特性测试結果比照。

实验钢不一样部位的横着断裂韧性功比照见表3，应用夏比V形空缺试件开展的5个应力测试， 除掉一个更高值和一个极小值， 实验結果取其他3个的均值。实验結果：瑞典进口的8407钢横着冲击性功心部、 1/4D和边缘差别并不大， 基本上做到NADCA规范高級优质H13钢冲击性功规定；抚顺特钢高級优质H13钢横着冲击性功心部、 1/4D 和边缘差别比较大， 基本上做到NADCA规范高級优质H13钢冲击性功规定， 芯部和1/4D横着冲击性功均小于瑞典进口的8407钢， 但边缘高过瑞典进口的8407钢。

5 结果

（1） 二种实验钢成份合乎NADCA #207规范， 不一样钢材牌号的化学成分特性是：抚顺特钢高級优质H13钢的Cr和V原素成分稍高于瑞典进口的8407钢。抚顺特钢高級优质H13钢P成分在0.005%小于瑞典进口8407钢， 氮成分115ppm小于瑞典进口8407钢， 氧含量18ppm高过瑞典进口8407钢。

（2） 按NADCA #207规范图普， 抚顺特钢高級优质H13钢和瑞典进口的8407钢， 带条状缩松组织合乎可接纳规范规定， 瑞典进口的8407钢的带条状缩松略好于抚顺特钢高級优质H13钢。

（3） 按NADCA #207规范图普， 抚顺特钢高級优质H13钢和瑞典进口的8407钢， 退火显微镜组织符合规定规定， 二种实验钢的退火组织优良， 渗碳体遍布匀称弥漫， 不锈钢板材心部、 1/4 D和边缘退火组织等级基本上匀称一致。二种实验钢存有的不同关键为：瑞典进口的8407钢退火组织中， 心部由此可见轻度渗碳体缩松；抚顺特钢高級优质H13钢退火组织中， 心部由此可见少许网状渗碳体。

（4） 瑞典进口的8407钢横着冲击性功心部、 1/4D和边缘差别并不大， 基本上做到 NADCA 规范高級优质H13钢冲击性功规定；抚顺特钢高級优质H13钢横着冲击性功心部、 1/4D和边缘差别比较大， 基本上做到NADCA规范高級优质H13钢冲击性功规定， 芯部和1/4D横着冲击性功均小于瑞典进口的8407钢， 但边缘高过瑞典进口的8407钢。

—The End—

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