热处理对h13钢组织及性能的影响(附件)【字数：15017】
摘 要摘 要H13钢作为有着较好的综合性能的热作模具钢，在不断发展的模具工业中，得到了很广泛的应用。本文主要研究了热处理对H13钢组织和性能的影响，首先对H13钢进行840℃、860℃、880℃和900℃的球化退火处理，获得最佳球化退火温度，然后在此基础上分别进行950℃、1000℃、1050℃和1100℃油冷淬火和空冷淬火处理，以期得到最佳淬火温度与淬火介质；最后进行回火处理，从而确定最佳热处理工艺。实验结果表明H13钢在退火过程中，最佳的退火方式是采用在880℃下空冷球化退火。在淬火过程中，温度控制在1000℃至1050℃之间最为合适。当淬火的温度低于1000℃时，钢中的合金元素得不到充分溶解，硬度也相对较低；高于1050℃时，会导致晶粒变得粗大，硬度上升较快，使得钢的韧性降低，容易产生裂纹。H13钢二次回火后的组织相比一次回火更加的均匀，力学性能相比也更加的稳定；当回火温度在550℃至600℃时，硬度达到最佳的使用范围值。所以，建议H13钢回火将温度控制在550℃至600℃之间并且二次回火。关键词:H13钢；热处理；退火；淬火；回火
目 录
第一章 绪论 1
1.1 本课题研究背景及意义 1
1.2 本课题研究现状 2
1.2.1 国外的研究现状 2
1.2.2 国内的研究现状 3
1.3 主要研究内容 4
1．4 本课题研究方法 6
第二章 实验的方法及设备 8
2.1 实验材料 8
2.2 本文实验方案设计 8
2.2.1 球化退火 9
2.2.2 淬火工艺 10
2.2.3 回火工艺 11
2.2.4 金相分析及硬度测试 12
2.3 实验操作 12
2.4 实验所用设备 14
2.4.1 热处理加热炉 14
2.4.2 洛氏硬度仪 14
2.4.3 砂纸 14
2.4.4 蔡司显微镜 15
第三章 实验结果及分析 16
3.1 退火结果分析 16
3.1.1 金相组织分析 16
3.1.2 硬度分 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
析 17
3.2 淬火结果分析 18
3.2.1 金相组织分析 18
3.2.2 硬度分析 20
3.3 回火分析 22
3.3.1 金相组织分析 22
3.3.2 硬度分析 24
结论 26
致谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
随着工业生产的不断发展，各种新材料、新器械不断应用到生产中。模具业作为机械制造产业的基础部分，也得到了不断的发展，模具制造业也已经渐渐发展成为了一个相对独立的产业。在模具生产制造的过程中，多种因素影响着模具的品质，例如：模具钢的好坏、模具设计的合理性、加工精度等。而模具钢的质量将直接决定了生产出的模具的品质，因此来说，模具钢的制造与研究水平代表了一个国家模具制造的技术的整体水平。
热作模具钢主要用于制造使加热金属或者液态的金属获得所需形状的模具。这种模具在反复受热和冷却的条件下工作的，因此热作模具钢要具有高抗热塑性变形能力、高韧度、高抗热疲劳性和良好的抗热腐蚀性。因此，不断提高热作模具钢的性能，有利于推动模具制造的进步。
H13钢是属于热作模具钢的一种，由于其优良的高温性能，在世界上得到了广泛的认可和应用。
1.1 本课题研究背景及意义
根据模具钢的工作状态可以将其种类分为热作模具钢、冷作模具钢和塑料模具钢。热作模具用于制造高温金属或者液态金属，使它们成型。因为温度的周期性升降，使其在服役过程中产生“热疲劳”，还会受到比较大的压力、磨损和冲击等。因此要求模具钢具有一定的高温韧性和硬度，良好的抗热疲劳性。冷作模具钢是指金属在冷的状态下加工所用的模具。其服役状态下，承受的温度不高，主要承受很高的冲击和压力。因此该类型的模具钢主要的技术要求为具有很高的耐磨性和硬度，也应该具有一定的韧性。塑料的生产制造一般采用塑料模具钢，塑料模具钢也逐渐的发展成为了一种专用钢系列。随着新材料的不断出现和生产技术的日益更新，模具服役条件的日渐苛刻，对于模具钢的性能也提出了更高的要求。采用更为耐用的材料来制造。
热作模具在种类和应用的条件上存在着千差万别，但是在本质上却有共同之处。无论制造哪种类型的热作模具，选择良好的的模具钢和运用与之相符合的热处理工艺进行热处理，这是影响热作模具钢使用寿命的关键所在。
H13钢的性能和用途与4Cr5MoSiV很相似，但H13钢中的钒的含量更高一点，因此它在中温（600℃）的时候的各种性能要比4Cr5MoSiV钢要好一点[1]。所以，当前世界上很多国家都开发应用了H13钢。
而与此同时，各个国家的许多学者也不断在对H13钢深入的研究，研究是否可以改进它的组成成分。H13钢作为中合热作模具钢，是引进美国钢铁研究协会标准（AISI）中的铬系热作模具钢。其化学成分包括：碳含量（C）:0.32%0.45%、硅含量（Si）：0.8%1.2%、锰含量（Mn）：0.25%0.5%、铬含量（Cr）：4.75%5.50%、钼含量（Mo：1.1%1.75%、钒含量（V）：0.8%1.2%和含量小于0.03%的硫（S）和磷（P）。
H13钢具有很高淬透性和抗热裂能力，并且由于碳和钒在其中的较高含量，所以它的耐磨性好，但是韧性相对有所减弱，具有比较良好的抗回火稳定性；拥有很好的耐热性，即使在比较高的温度时，仍然能有很好的强度和硬度；具有很好的耐磨性和韧性，良好综合的力学性能。H13钢作为性能较为优秀的中合热作模具钢，已经被很普遍的应用在热锻模，压铸模和热挤压模的模具制造中[2]。
热处理是由四个主要阶段组成的过程：预热循环，奥氏体形成阶段，淬火和回火。热处理硬化的目的是通过将奥氏体结构变大，形状边缘，粗大和不规则结构的奥氏体结构改变为硬质合金的细晶粒结构的马氏体结构，从而实现了材料的硬化[3]。
用不同的热处理方式对H13钢热处理，研究其产生的不同的组织形态和力学性能，制造出性能更加优秀，用来生产适应不同环境下和服役条件下的模具。这对于正在逐步发展的模具制造行业来说，具有很重要的意义。
1.2 本课题研究现状
1.2.1 国外的研究现状
从上世纪90年代开始，我们国家的模具行业得到了快速的发展，对于热作模具钢的探究也取得了很多的建树。但是最近的一些年，我国对模具行业的发展结构进行了调整，主要向大型化、复杂化、精密化、高寿命和高效率方向发展。现代制造业的发展对热作模具钢性能提出了更高的要求[4]。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 本课题研究背景及意义 1
1.2 本课题研究现状 2
1.2.1 国外的研究现状 2
1.2.2 国内的研究现状 3
1.3 主要研究内容 4
1．4 本课题研究方法 6
第二章 实验的方法及设备 8
2.1 实验材料 8
2.2 本文实验方案设计 8
2.2.1 球化退火 9
2.2.2 淬火工艺 10
2.2.3 回火工艺 11
2.2.4 金相分析及硬度测试 12
2.3 实验操作 12
2.4 实验所用设备 14
2.4.1 热处理加热炉 14
2.4.2 洛氏硬度仪 14
2.4.3 砂纸 14
2.4.4 蔡司显微镜 15
第三章 实验结果及分析 16
3.1 退火结果分析 16
3.1.1 金相组织分析 16
3.1.2 硬度分 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
析 17
3.2 淬火结果分析 18
3.2.1 金相组织分析 18
3.2.2 硬度分析 20
3.3 回火分析 22
3.3.1 金相组织分析 22
3.3.2 硬度分析 24
结论 26
致谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
随着工业生产的不断发展，各种新材料、新器械不断应用到生产中。模具业作为机械制造产业的基础部分，也得到了不断的发展，模具制造业也已经渐渐发展成为了一个相对独立的产业。在模具生产制造的过程中，多种因素影响着模具的品质，例如：模具钢的好坏、模具设计的合理性、加工精度等。而模具钢的质量将直接决定了生产出的模具的品质，因此来说，模具钢的制造与研究水平代表了一个国家模具制造的技术的整体水平。
热作模具钢主要用于制造使加热金属或者液态的金属获得所需形状的模具。这种模具在反复受热和冷却的条件下工作的，因此热作模具钢要具有高抗热塑性变形能力、高韧度、高抗热疲劳性和良好的抗热腐蚀性。因此，不断提高热作模具钢的性能，有利于推动模具制造的进步。
H13钢是属于热作模具钢的一种，由于其优良的高温性能，在世界上得到了广泛的认可和应用。
1.1 本课题研究背景及意义
根据模具钢的工作状态可以将其种类分为热作模具钢、冷作模具钢和塑料模具钢。热作模具用于制造高温金属或者液态金属，使它们成型。因为温度的周期性升降，使其在服役过程中产生“热疲劳”，还会受到比较大的压力、磨损和冲击等。因此要求模具钢具有一定的高温韧性和硬度，良好的抗热疲劳性。冷作模具钢是指金属在冷的状态下加工所用的模具。其服役状态下，承受的温度不高，主要承受很高的冲击和压力。因此该类型的模具钢主要的技术要求为具有很高的耐磨性和硬度，也应该具有一定的韧性。塑料的生产制造一般采用塑料模具钢，塑料模具钢也逐渐的发展成为了一种专用钢系列。随着新材料的不断出现和生产技术的日益更新，模具服役条件的日渐苛刻，对于模具钢的性能也提出了更高的要求。采用更为耐用的材料来制造。
热作模具在种类和应用的条件上存在着千差万别，但是在本质上却有共同之处。无论制造哪种类型的热作模具，选择良好的的模具钢和运用与之相符合的热处理工艺进行热处理，这是影响热作模具钢使用寿命的关键所在。
H13钢的性能和用途与4Cr5MoSiV很相似，但H13钢中的钒的含量更高一点，因此它在中温（600℃）的时候的各种性能要比4Cr5MoSiV钢要好一点[1]。所以，当前世界上很多国家都开发应用了H13钢。
而与此同时，各个国家的许多学者也不断在对H13钢深入的研究，研究是否可以改进它的组成成分。H13钢作为中合热作模具钢，是引进美国钢铁研究协会标准（AISI）中的铬系热作模具钢。其化学成分包括：碳含量（C）:0.32%0.45%、硅含量（Si）：0.8%1.2%、锰含量（Mn）：0.25%0.5%、铬含量（Cr）：4.75%5.50%、钼含量（Mo：1.1%1.75%、钒含量（V）：0.8%1.2%和含量小于0.03%的硫（S）和磷（P）。
H13钢具有很高淬透性和抗热裂能力，并且由于碳和钒在其中的较高含量，所以它的耐磨性好，但是韧性相对有所减弱，具有比较良好的抗回火稳定性；拥有很好的耐热性，即使在比较高的温度时，仍然能有很好的强度和硬度；具有很好的耐磨性和韧性，良好综合的力学性能。H13钢作为性能较为优秀的中合热作模具钢，已经被很普遍的应用在热锻模，压铸模和热挤压模的模具制造中[2]。
热处理是由四个主要阶段组成的过程：预热循环，奥氏体形成阶段，淬火和回火。热处理硬化的目的是通过将奥氏体结构变大，形状边缘，粗大和不规则结构的奥氏体结构改变为硬质合金的细晶粒结构的马氏体结构，从而实现了材料的硬化[3]。
用不同的热处理方式对H13钢热处理，研究其产生的不同的组织形态和力学性能，制造出性能更加优秀，用来生产适应不同环境下和服役条件下的模具。这对于正在逐步发展的模具制造行业来说，具有很重要的意义。
1.2 本课题研究现状
1.2.1 国外的研究现状
从上世纪90年代开始，我们国家的模具行业得到了快速的发展，对于热作模具钢的探究也取得了很多的建树。但是最近的一些年，我国对模具行业的发展结构进行了调整，主要向大型化、复杂化、精密化、高寿命和高效率方向发展。现代制造业的发展对热作模具钢性能提出了更高的要求[4]。
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