H13钢是使用最广泛和最具代表性的热作模具钢种,它的主要特性是:(1)哈尔滨20-40Cr合金结构钢具有高的淬透性和高的韧性;(2)哈尔滨20-40Cr合金结构钢优良的抗热裂能力,在工作场合可予以水冷;(3)具有中等耐磨损能力,还可以采用渗碳或渗氮工艺来提高其表面硬度,但要略为降低抗热裂能力;(4)因其含碳量较低,回火中二次硬化能力较差;(5)在较高温度下具有抗软化能力,但使用温度高于540℃(1000℉)硬度出现迅速下降(即能耐的工作温度为540℃);(6)热处理的变形小;(7)中等和高的切削加工性;(8)中等抗脱碳能力。更为令人注意的是,它还可用于制作航空工业上的重要构件。
哈尔滨20-40Cr合金结构钢锻造余热正火(退火)是锻件成形后,当温度高于Ar3(对亚共析钢)时,进入正火炉、冷却箱或退火炉内进行正火或控制冷却,得到正火组织。哈尔滨20-40Cr合金结构钢由于锻造加热温度高,采用此方法处理后锻件的晶粒较粗,一般用于预备热处理,不适用对于晶粒度有较高要求的锻件。同时,处理后得到的组织为珠光体+铁素体平衡组织,粗晶粒在后续热处理中不存在组织遗传,晶粒可重新细化。
哈尔滨20-40Cr合金结构钢是能源消耗大户,而锻件热处理又是锻件生产中能源消耗大户,约占整个锻件生产总能耗的30%~35%。我国每吨模锻件的能耗约为1.0t标煤,与国外工业发达国家相比,存在很大差距,例如日本每吨模锻件的能耗约为0.515t标煤。哈尔滨20-40Cr合金结构钢的锻件能耗约占锻件成本的8%~10%,降低能耗不仅可以降低锻件生产成本,提高企业经济效益,而且能源问题又是关系到一个国家能否可持续发展的重要问题,甚至是关系到人类生存的全球性重大问题。所以充分利用锻造余热进行热处理,在节能降耗、提升效率等方面有着显而易见的优势,既节约能源、缩短工艺流程,又保护环境。
哈尔滨20-40Cr合金结构钢很多对力学性能与表面硬度请求高的大锻件,锻后要经粗加工,再进行调质热处理或表面淬火。在热处理时,由于温度急巨变更,将产生很大的温度应力。哈尔滨20-40Cr合金结构钢对策是:1)接纳合理的热处理规范,控制加热速率与冷却历程,削减加热缺点与温度应力; 2)幸免锻件中存在紧张的冶金缺点与残存应力;3)淬火后及时回火。回火脆性系碳化物析出或磷、锡、锑、砷等有害微量元素沿晶界聚集而惹起的脆性增大的倾向。哈尔滨20-40Cr合金结构钢防止回火脆性的对策是:1)削减钢中有害元素的含量; 2)削减钢中偏析; 3)幸免在回火脆性温度区热处理,适当快冷,防止有害组元富集。
哈尔滨20-40Cr合金结构钢碳钢和低合金钢:锻造含有薄的截面的锻件或氧化皮清除较困难时,优先选用锤、 螺旋压力机或曲柄压力机,否则可任选。不锈钢:含有薄截面的锻件,优先选用锤、螺旋压力机或曲柄压力机,否则可任选。钽合金:高温锻造时,优先选用锤、螺旋压力机或曲柄压力机。钛合金:含有薄截面的锻件,优先选用锤、螺旋压力机或曲柄压力机,否则可任选。哈尔滨20-40Cr合金结构钢钨合金:高温锻造时,优先选用锤、螺旋压力机或曲柄压力机。锆合金:当毛坯有包套时,优先选用水压机(高于760℃);锻造温度低于 760℃的,可任选。