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H13鋼系美國(guó)牌號(hào),，相當(dāng)于我國(guó)的4Cr5MoSiv1鋼,是5%Cr系中的中碳中合金熱作模具鋼,，已大量用于熱鍛模具,。該鋼具有優(yōu)異的韌性和良好的冷熱疲勞性能,在600℃工作條件下的機(jī)械性能與室溫下的機(jī)械性能基本相同,適用于制造工作溫度在600℃以下，對(duì)韌性和塑性要求較高的模具,。

用H13鋼替代5CrNiMo,、5CrMnMo制造汽車(chē)連桿、曲軸的鍛模,模具的使用壽命有明顯提高,用該鋼制造的鋁合金壓鑄模具和鋁型材擠壓模具的使用壽命也較高,。另外,，該鋼還可以作塑料模具。目前,，該鋼的優(yōu)良性能已在國(guó)內(nèi)得到了廣泛認(rèn)可,，用量已呈上升趨勢(shì)。但是,，H13鋼的鍛造工藝性能差,，其鍛造溫度范圍很窄，只有150~200℃,。由于該鋼硬而脆,鍛造時(shí)極易產(chǎn)生裂紋,。如果鍛造工藝安排不當(dāng)，就會(huì)產(chǎn)生廢品,。目前我國(guó)鍛造此鋼的經(jīng)驗(yàn)很少,，為此經(jīng)我單位有關(guān)工程技術(shù)人員集體討論研究，制訂出一套*佳的鍛造工藝方案,。在方案中,我們多方面采取措施,盡量減少裂紋產(chǎn)生的可能性,從而降低廢品率,。

裂紋產(chǎn)生的原因及避免裂紋產(chǎn)生的可行性研究

鍛造H13鋼時(shí),最大的鍛造缺陷就是產(chǎn)生裂紋。我們分析裂紋產(chǎn)生的原因,先從分析它的化學(xué)成分入手,。

從H13化學(xué)成分可以看出,，它含有較高的鉻,、鉬和釩,。它的鉻含量是其它常用模具鋼如5CrNiMo 、5CrM n Mo鉻含量的4~5倍,，它的鉬含量也是5CINiMo,、5CrMnMo鉬含量的4~5倍，H13鋼的釩含量是常用模具鋼如3Cr2W8V礬含量的3~4倍,。根據(jù)有關(guān)資料介紹,當(dāng)鉬含量低于0.6%時(shí),，鋼的強(qiáng)度和硬度隨鉬含量的增加而增加,，鋼的塑性也隨鉬含量的增加而上升，但當(dāng)鉬含量高于0.6%時(shí),，鋼的強(qiáng)度和硬度隨鉬含量的增加而增加,而鋼的塑性開(kāi)始隨鉬含量的增加而下降,。在一般的合金鋼中，釩的含量一般不高于0.3%,，若釩含量越高,則鋼的強(qiáng)度,、硬度越高，變形抗力越大,。因此,該鋼變形困難,并且在鍛造過(guò)程中極易產(chǎn)生裂紋,。

鍛H13鋼產(chǎn)生裂紋的原因有以下幾種情況:

（一）坯料裝爐溫度過(guò)高

該鋼的導(dǎo)熱性能差。如果爐溫過(guò)高,坯料裝爐后,、坯料表面與心部溫差大,，造成內(nèi)應(yīng)力過(guò)大產(chǎn)生裂紋。

(二）加熱溫度過(guò)高

當(dāng)加熱溫度高于1150℃時(shí),，坯料的晶粒易粗大,，鍛造時(shí),受打擊部位由于打擊效應(yīng)而溫度升高,造成局部晶粒粗大加劇而產(chǎn)生裂紋。

(三)終鍛溫度過(guò)低

當(dāng)鍛造溫度低于900℃時(shí),此鋼的變形抗力增大,，因該鋼硬而脆,強(qiáng)行打擊易產(chǎn)生裂紋,。

(四）打擊效應(yīng)

在鍛粗時(shí)，如果L<D<2L(其中D為坯料直徑,，L為上砧寬度),則坯料心部受打擊時(shí)間長(zhǎng),由于打擊效應(yīng),坯料心部溫度升高,心部與其四周的溫差增大,造成內(nèi)應(yīng)力過(guò)大而在坯料心部產(chǎn)生弧形裂紋,。

(五)棱角裂紋

鍛造時(shí),由于坯料棱角處溫度降低快,使其變形抗力增大,易在棱角周?chē)a(chǎn)生裂紋。

(六)鍛后冷卻不當(dāng)

鍛造后,，如果鍛件冷卻速度過(guò)快,鍛件的表面和心部產(chǎn)生的溫差大,，由于鍛造后組織應(yīng)力和溫度應(yīng)力疊加、造成內(nèi)應(yīng)力過(guò)大而產(chǎn)生裂紋,。

為此,在鍛造工藝上,，針對(duì)裂紋產(chǎn)生的各種可能性,我們分別采取相應(yīng)的措施,避免裂紋的產(chǎn)生，提高鍛件的成品率,。

(一)低溫裝爐

裝爐時(shí),爐溫要低于500℃,。冬季準(zhǔn)備加熱的鋼錠要提前48小時(shí)運(yùn)至室內(nèi)，待其溫度達(dá)到室溫后方可裝爐,。

(二)嚴(yán)格控制加熱溫度

用紅外線(xiàn)高溫測(cè)溫儀控制,，確保加熱溫度不超過(guò)頂溫1150℃。

(三)嚴(yán)格控制鍛造溫度

用紅外線(xiàn)高溫測(cè)溫儀控制鍛造溫度在1100~900℃范圍內(nèi),。在此區(qū)間內(nèi),，該鋼的塑性較好。若坯料溫度低于900℃,，要及時(shí)返爐加熱,，適當(dāng)增加鍛造火次,。

(四）勤翻轉(zhuǎn)

鍛造時(shí)，對(duì)坯料要勤翻轉(zhuǎn),，避免局部受打擊時(shí)間過(guò)長(zhǎng),，產(chǎn)生打擊效應(yīng)。

(五)勤倒棱

鍛造時(shí),對(duì)坯料要勤倒棱,盡量減少棱角的數(shù)量,。

(六)鍛后緩冷

鍛后對(duì)鍛件采取灰冷的方式進(jìn)行緩慢冷卻,。

對(duì)加熱工藝的研究與確定

由于該鋼的導(dǎo)熱性能較差，為了避免高溫裝爐后坯料產(chǎn)生裂紋,，要在爐溫降到500℃以下時(shí)方可裝爐,。為了嚴(yán)格控制加熱溫度，防止過(guò)熱和過(guò)燒,，要用測(cè)溫儀,，如紅外線(xiàn)高溫測(cè)溫儀測(cè)溫。坯料裝爐后在低溫區(qū)必須緩慢加熱,，加熱速度要控制在50~80℃/h范圍內(nèi),，當(dāng)溫度升至850℃時(shí)要保溫2~3個(gè)小時(shí)，確保坯料透熱,，使其心部與表面溫度一致,。當(dāng)加熱到850℃以后，其導(dǎo)熱系數(shù)與普通的低合金鋼的導(dǎo)熱系數(shù)基本相同,，此時(shí)可以快速加熱,，當(dāng)加熱到頂溫1150℃時(shí)保溫兩個(gè)小時(shí)，確保坯料各處溫度均勻一致后才可出爐鍛造,?？梢园聪旅娴募訜峁に嚽€(xiàn)進(jìn)行加熱:

對(duì)鍛造工藝的研究

鍛H13鋼是目前國(guó)內(nèi)鍛造工藝上的薄弱環(huán)節(jié)。而該鋼有良好的綜合性能,即有較高的熱強(qiáng)度和硬度,，有較好的耐磨性和韌性,，有較好的耐冷熱疲勞性能。目前,，被廣泛用于熱作模具,。由于該鋼是較特殊的高強(qiáng)度鋼,在鍛造過(guò)程中變形抗力大且易產(chǎn)生裂紋，因此在制訂鍛造工藝時(shí),必須考慮可能產(chǎn)生的各種缺陷,，根據(jù)不同的情況采取相應(yīng)的措施進(jìn)行預(yù)防和補(bǔ)救,，就能又快又好的鍛造成功。

嚴(yán)格控制始鍛溫度和終鍛溫度,。保證鍛造溫度范圍為1100~900℃,。當(dāng)鍛造溫度降至900℃時(shí)必須停止鍛打,要返爐加熱到1150℃后再鍛。若對(duì)鍛件最后進(jìn)行修整整形,鍛造溫度可以降至850℃,。鍛造時(shí)所用工具要預(yù)熱到150~250c,。

鍛造時(shí),壓下量要小,送進(jìn)量要大。鋼錠開(kāi)坯鍛造時(shí),開(kāi)始要輕鍛,擊碎鋼錠表面的碳化物,以提高其塑性,。要勤翻轉(zhuǎn),勤倒棱,螺旋送進(jìn),，減少裂紋產(chǎn)生的可能性。要及時(shí)清除坯料表面的氧化皮和毛刺,，否則,，呈顆粒狀的氧化皮聚集易將鍛件壓出凹坑而造成廢品。擊碎鋼錠表面的碳化物后,，可以適當(dāng)重?fù)?，?dāng)溫度接近900℃時(shí)要輕擊。本著兩輕一重,，即先輕打,后重打,，最后再輕打的原則進(jìn)行鍛造。

鍛造中應(yīng)注意三勤原則,，即對(duì)坯料要勤翻轉(zhuǎn),、勤倒校、勤處理,。_一旦坯科出現(xiàn)細(xì)小社漢’加R不渚除( 1000℃)用氣焊清除*后再進(jìn)行鍛造,如果不清除或清除不*進(jìn)行鍛造,則裂紋加劇勿戰(zhàn)的語(yǔ)于該鋼種較硬,變形抗力大,，要選用較大噸位的設(shè)備進(jìn)行鍛造,這樣可增加鍛件內(nèi)部的致密度，提高生產(chǎn)效率,。

鍛后處理及冷卻方式

為了防止鍛件冷卻速度過(guò)快,，內(nèi)應(yīng)力過(guò)大產(chǎn)生裂紋，因此采取鍛后灰冷的方式對(duì)鍛件進(jìn)行緩慢冷卻,。為消除鍛件的殘余內(nèi)應(yīng)力,，降低其硬度以利于切削加工，鍛后應(yīng)進(jìn)行退火處理心內(nèi)個(gè)小時(shí),，然后出驗(yàn),，將鍛件加熱到900℃后，保溫3~4個(gè)小時(shí),然后出爐灰冷,確保冷卻速度低于30℃/h,灰冷到500℃后進(jìn)行空冷,，也可一直灰冷至室溫,。若采取爐冷，占爐時(shí)間長(zhǎng),，影響爐子的利用率,，不利于安排生產(chǎn),并且很難準(zhǔn)確控制冷卻速度?？梢园聪旅婀に嚽€(xiàn)進(jìn)行退火:

根據(jù)跟蹤調(diào)查和客戶(hù)反饋的信息表明,，此方案是可行的,并取得了良好的效果。不但提高了鍛件的成品率，還改善了鍛件的機(jī)械性能,，克服了切削加工困難的問(wèn)題,。同時(shí)又提高了爐子的利用率，從而提高了生產(chǎn)率,。

H13鋼是較難鍛的鋼種,，但只要加強(qiáng)技術(shù)及管理工作，上下齊重視,，嚴(yán)格遵守鍛造工藝規(guī)程和金屬變形規(guī)律,，就會(huì)使鍛造難度大的鍛件鍛造成功。我們對(duì)鍛H13鋼之所以能順利地獲得成功,，主要原因是對(duì)該鋼的鍛造特點(diǎn)進(jìn)行了充分的分析和研究,并采取了相應(yīng)的措施,總結(jié)出了兩輕一重和三勤的原則,。為鍛造H13鋼種闖出了一條新路，而且此工藝對(duì)其它難鍛的鋼種如3~4Cr13,、18Cr2Ni4w,、30Mn2MoTiB等也起到了指導(dǎo)和借鑒的作用。