H13钢锻造工艺 H13钢对应牌号

H13钢系美国牌号，相当于我国的4Cr5MoSiv1钢,是5%Cr系中的中碳中合金热作模具钢，已大量用于热锻模具。该钢具有优异的韧性和良好的冷热疲劳性能,在600℃工作条件下的机械性能与室温下的机械性能基本相同,适用于制造工作温度在600℃以下，对韧性和塑性要求较高的模具。

用H13钢替代5CrNiMo、5CrMnMo制造汽车连杆、曲轴的锻模,模具的使用寿命有明显提高,用该钢制造的铝合金压铸模具和铝型材挤压模具的使用寿命也较高。另外，该钢还可以作塑料模具。目前，该钢的优良性能已在国内得到了广泛认可，用量已呈上升趋势。但是，H13钢的锻造工艺性能差，其锻造温度范围很窄，只有150~200℃。由于该钢硬而脆,锻造时极易产生裂纹。如果锻造工艺安排不当，就会产生废品。目前我国锻造此钢的经验很少，为此经我单位有关工程技术人员集体讨论研究，制订出一套*佳的锻造工艺方案。在方案中,我们多方面采取措施,尽量减少裂纹产生的可能性,从而降低废品率。

裂纹产生的原因及避免裂纹产生的可行性研究

锻造H13钢时,最大的锻造缺陷就是产生裂纹。我们分析裂纹产生的原因,先从分析它的化学成分入手。

从H13化学成分可以看出，它含有较高的铬、钼和钒。它的铬含量是其它常用模具钢如5CrNiMo 、5CrM n Mo铬含量的4~5倍，它的钼含量也是5CINiMo、5CrMnMo钼含量的4~5倍，H13钢的钒含量是常用模具钢如3Cr2W8V矾含量的3~4倍。根据有关资料介绍,当钼含量低于0.6%时，钢的强度和硬度随钼含量的增加而增加，钢的塑性也随钼含量的增加而上升，但当钼含量高于0.6%时，钢的强度和硬度随钼含量的增加而增加,而钢的塑性开始随钼含量的增加而下降。在一般的合金钢中，钒的含量一般不高于0.3%，若钒含量越高,则钢的强度、硬度越高，变形抗力越大。因此,该钢变形困难,并且在锻造过程中极易产生裂纹。

锻H13钢产生裂纹的原因有以下几种情况:

（一）坯料装炉温度过高

该钢的导热性能差。如果炉温过高,坯料装炉后、坯料表面与心部温差大，造成内应力过大产生裂纹。

(二）加热温度过高

当加热温度高于1150℃时，坯料的晶粒易粗大，锻造时,受打击部位由于打击效应而温度升高,造成局部晶粒粗大加剧而产生裂纹。

(三)终锻温度过低

当锻造温度低于900℃时,此钢的变形抗力增大，因该钢硬而脆,强行打击易产生裂纹。

(四）打击效应

在锻粗时，如果L<D<2L(其中D为坯料直径，L为上砧宽度),则坯料心部受打击时间长,由于打击效应,坯料心部温度升高,心部与其四周的温差增大,造成内应力过大而在坯料心部产生弧形裂纹。

(五)棱角裂纹

锻造时,由于坯料棱角处温度降低快,使其变形抗力增大,易在棱角周围产生裂纹。

(六)锻后冷却不当

锻造后，如果锻件冷却速度过快,锻件的表面和心部产生的温差大，由于锻造后组织应力和温度应力叠加、造成内应力过大而产生裂纹。

为此,在锻造工艺上，针对裂纹产生的各种可能性,我们分别采取相应的措施,避免裂纹的产生，提高锻件的成品率。

(一)低温装炉

装炉时,炉温要低于500℃。冬季准备加热的钢锭要提前48小时运至室内，待其温度达到室温后方可装炉。

(二)严格控制加热温度

用红外线高温测温仪控制，确保加热温度不超过顶温1150℃。

(三)严格控制锻造温度

用红外线高温测温仪控制锻造温度在1100~900℃范围内。在此区间内，该钢的塑性较好。若坯料温度低于900℃，要及时返炉加热，适当增加锻造火次。

(四）勤翻转

锻造时，对坯料要勤翻转，避免局部受打击时间过长，产生打击效应。

(五)勤倒棱

锻造时,对坯料要勤倒棱,尽量减少棱角的数量。

(六)锻后缓冷

锻后对锻件采取灰冷的方式进行缓慢冷却。

对加热工艺的研究与确定

由于该钢的导热性能较差，为了避免高温装炉后坯料产生裂纹，要在炉温降到500℃以下时方可装炉。为了严格控制加热温度，防止过热和过烧，要用测温仪，如红外线高温测温仪测温。坯料装炉后在低温区必须缓慢加热，加热速度要控制在50~80℃/h范围内，当温度升至850℃时要保温2~3个小时，确保坯料透热，使其心部与表面温度一致。当加热到850℃以后，其导热系数与普通的低合金钢的导热系数基本相同，此时可以快速加热，当加热到顶温1150℃时保温两个小时，确保坯料各处温度均匀一致后才可出炉锻造。可以按下面的加热工艺曲线进行加热:

对锻造工艺的研究

锻H13钢是目前国内锻造工艺上的薄弱环节。而该钢有良好的综合性能,即有较高的热强度和硬度，有较好的耐磨性和韧性，有较好的耐冷热疲劳性能。目前，被广泛用于热作模具。由于该钢是较特殊的高强度钢,在锻造过程中变形抗力大且易产生裂纹，因此在制订锻造工艺时,必须考虑可能产生的各种缺陷，根据不同的情况采取相应的措施进行预防和补救，就能又快又好的锻造成功。

严格控制始锻温度和终锻温度。保证锻造温度范围为1100~900℃。当锻造温度降至900℃时必须停止锻打,要返炉加热到1150℃后再锻。若对锻件最后进行修整整形,锻造温度可以降至850℃。锻造时所用工具要预热到150~250c。

锻造时,压下量要小,送进量要大。钢锭开坯锻造时,开始要轻锻,击碎钢锭表面的碳化物,以提高其塑性。要勤翻转,勤倒棱,螺旋送进，减少裂纹产生的可能性。要及时清除坯料表面的氧化皮和毛刺，否则，呈颗粒状的氧化皮聚集易将锻件压出凹坑而造成废品。击碎钢锭表面的碳化物后，可以适当重击，当温度接近900℃时要轻击。本着两轻一重，即先轻打,后重打，最后再轻打的原则进行锻造。

锻造中应注意三勤原则，即对坯料要勤翻转、勤倒校、勤处理。_一旦坯科出现细小社汉’加R不渚除( 1000℃)用气焊清除*后再进行锻造,如果不清除或清除不*进行锻造,则裂纹加剧勿战的语于该钢种较硬,变形抗力大，要选用较大吨位的设备进行锻造,这样可增加锻件内部的致密度，提高生产效率。

锻后处理及冷却方式

为了防止锻件冷却速度过快，内应力过大产生裂纹，因此采取锻后灰冷的方式对锻件进行缓慢冷却。为消除锻件的残余内应力，降低其硬度以利于切削加工，锻后应进行退火处理心内个小时，然后出验，将锻件加热到900℃后，保温3~4个小时,然后出炉灰冷,确保冷却速度低于30℃/h,灰冷到500℃后进行空冷，也可一直灰冷至室温。若采取炉冷，占炉时间长，影响炉子的利用率，不利于安排生产,并且很难准确控制冷却速度。可以按下面工艺曲线进行退火:

根据跟踪调查和客户反馈的信息表明，此方案是可行的,并取得了良好的效果。不但提高了锻件的成品率，还改善了锻件的机械性能，克服了切削加工困难的问题。同时又提高了炉子的利用率，从而提高了生产率。

H13钢是较难锻的钢种，但只要加强技术及管理工作，上下齐重视，严格遵守锻造工艺规程和金属变形规律，就会使锻造难度大的锻件锻造成功。我们对锻H13钢之所以能顺利地获得成功，主要原因是对该钢的锻造特点进行了充分的分析和研究,并采取了相应的措施,总结出了两轻一重和三勤的原则。为锻造H13钢种闯出了一条新路，而且此工艺对其它难锻的钢种如3~4Cr13、18Cr2Ni4w、30Mn2MoTiB等也起到了指导和借鉴的作用。