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对要求更高强度的热作模具钢,采用的方法是在H13钢成分的基础上提高Mo含量或提高含碳量,这将在后面还会论及,当然韧度和塑性的略为降低是可以预料的。
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系引进美国的H13空淬硬化热作模具钢。其性能、用途和4Cr5MoSiV钢基本相同,但因其钒含量高一些,故中温(600度)性能比4Cr5MoSiV钢要好,是热作模具钢中用途很广泛的一种代表性钢号。
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废钢是在生产生活工程中淘汰或者损坏的作为回收利用的废旧钢铁;其含碳量一般小于2.0%,硫、磷含量均不大于0.05%。 废钢由于其产生的情况不同,而存在各种不同的形状,其性能与产生此种废钢的成材基本相同,但也受到时效有效性、疲劳性等因素的影响,H13模具铁,而性能有所降低; 我国废钢铁资源产生的地域分布也不平衡,全国80%以上的废钢铁资源分布在京、津、沪、粤、辽、黑、冀、晋、鲁、鄂、川及江苏这12个工矿企业比较集中、人口比较稠密的省市;其它地区由于地理条件较差、人口较少,生成的废钢资源不足20%。 废钢加工一般情况下采用机械加工,常用机械为压包机、切割机等。 废钢主要用于长流程转炉中的炼钢添加料或短流程电炉的炼钢主料。 国内废钢资源由于受到淘汰年限的限制,所以基本处于废钢资源的贫乏时期,满足不了钢铁工业快速发展的需要,2005年,国内主要钢厂废钢单耗为169.08千克,比2004年的220千克有较大幅度的降低,幅度达到了23%。2005年进口废钢约1020万吨,出口量可以忽略不计,H13模具铁收购单价,废钢需求量将达6190万吨,生产回收1043万吨。
钢中合金C化物的行为与其自身的稳定性有关,实际上,合金C化物的结构、稳定性与相应C化物形成元素的d电子壳层和S电子壳层的电子欠缺程度相关[17]。随着电子欠缺程度下降,金属原子半径随之减小,碳和金属元素的原子半径比rc/rm增加,合金C化物由间隙相向间隙化合物变化,C化物的稳定性减弱,其相应熔化温度和在A中溶解温度降低,其生成自由能的值减小,相应的硬度值下降。具有面心立方点阵的VC碳化物,稳定性高,约在900~950℃温度开始溶解,在1100℃以上开始大量溶解(溶解终结温度为1413℃)[17];它在500~700℃回火过程中析出,不易聚集长大,能作为钢中强化相。中等碳化物形成元素W 、Mo形成的M2C和MC 碳化物具有密排和简单六方点阵,它们的稳定性较差些,亦具较高的硬度、熔点和溶解温度,仍可作为在500~650℃范围使用钢的强化相。M23C6(如Cr23C6等)具有复杂立方点阵,稳定性更差,结合强度较弱,熔点和溶解温度较低(在1090℃溶入A中),只有在少数耐热钢中经综合合金化后才有较高稳定性(如(CrFeMoW)23C6,可作为强化相。具有复杂六方结构的M7C3(如Cr7C3、 Fe4Cr3C3或Fe2Cr5C3)的稳定性更差,它和Fe3C类碳化物一样很易溶解和析出,具有较大的聚集长大速度,一般不能作为高温强化相[17]。
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淬火及回火要求韧性好的模具淬火工艺规范:加热温度1020~1050℃,油冷或空冷,硬度54~58hrc;要求热硬性为主的模具淬火工艺规范、加热温度1050~1080℃,油冷,硬度56~58hrc。推荐回火温度:530~560℃,硬度48~52hrc;回火温度560~580℃;硬度47~49hrc。回火应进行两次。在500℃回火时,出现回火二次硬化峰,回火硬度高,峰值在55hrc左右,但韧性差。因此,回火工艺应避开500℃左右为宜。根据模具的使用需要,在540~620℃范围内回火较好。淬火加热应进行两次预热(600~650℃,800~850℃),以减少加热过程产生热应力。
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