壓鑄模具鋼材有哪些型號？鋁合金壓鑄模具如何熱處理？

　　我國鋁合金壓鑄模具多年來一直采用3Cr2W8V鋼。雖然這種鋼具有良好的高溫強度和熱硬度，但其韌性和抗熱疲勞性差是一個主要弱點，這導致用這種鋼制成的模具過早出現熱疲勞裂紋和快速膨脹，從而影響產品質量。

　　4Cr5MoSiV1(簡稱H13)是一種新型熱作模具鋼，作為一種空冷淬硬熱作模具鋼在國際上廣泛使用。H13鋼熱強硬度高，韌性高，耐冷熱疲勞，不易產生熱疲勞裂紋。即使出現熱疲勞裂紋，也是又細又短，不容易擴展。H13鋼模具的使用壽命大大延長。在使用溫度不超過600℃的情況下，使用壽命遠高于3CrW8V。應選擇4Cr5MoSiV鋼。H13退火模具毛坯，硬度192～229 HBS。

　　H13鋼的化學成分c 0.32—0.45 Mn 0.20—0.50 si 0.80—1.20 gr 4.75—5-5

　　鉬1.10—1.75釩0.80—1.20(%)

　　制備技術

　　1.退火過程

　　H13鋼鍛造后碳化物的帶狀偏析有時很嚴重，常規退火工藝(片狀珠光體+少量塊狀碳化物)無法滿足。采用一段時間的高溫固溶-等溫球化退火工藝(顯微組織為球狀珠光體+少量彌散的粒狀碳化物)，碳化物可達到超細級別，碳化物的帶狀偏析可均勻化，二次碳化物極少。碳化物的不均勻分布得到明顯改善甚至消除。

　　2.淬火過程

　　根據熱作模具的使用特點，淬火溫度選擇在1020℃。選擇淬火溫度的目的是獲得最關鍵的性能。高溫隨著淬火溫度的升高而升高，但強度的提高是以犧牲韌性為代價的。淬火溫度越高，鋼對晶粒生長越敏感。粗晶粒鋼的韌性比細晶粒鋼差，容易開裂損壞。冷卻速度低導致沖擊韌性差，容易開裂損壞。低冷卻速率導致低沖擊韌性。為了獲得H13鋼的最大沖擊韌性，高淬火溫度和高冷卻速度應適當結合。

　　鋁合金壓鑄模具的最佳升溫速率為每小時200℃。也可以快速預熱。預熱的目的是防止加熱時熱應力或相變應力引起的變形，以及800℃左右相變引起的收縮變形。因此，采用二次預熱。第一次預熱溫度為550℃，第二次預熱溫度為800℃，最后加熱至1020℃。

　　鋁合金壓鑄模采用風冷一次淬火，容易開裂，使用壽命短。采用兩步淬火較為理想。與分段淬火工藝相比，第一次鹽浴分段淬火的中性鹽浴溫度分別為500℃和200℃。

　　3.回火過程

　　回火穩定性是熱作模具鋼的主要性能之一，反映了模具鋼在高溫工作條件下抵抗軟化的能力。它與高溫硬度、高溫強度、抗熱疲勞性等有關。提高回火穩定性有助于延長模具的使用壽命。

　　為防止開裂，模具淬火冷卻至100℃左右后應立即回火(特別是形狀復雜的模具淬火后應立即回火)。根據模具的工作條件，回火溫度一般為550℃-650℃。在500℃附近獲得二次硬化，回火硬度最高，約為55HRC。鋼的沖擊韌性明顯降低，出現回火脆性，應該避免。

　　H13鋼的淬火組織為板條馬氏體+未熔碳化物和殘余奧氏體。為了消除殘余應力和殘余奧氏體，使馬氏體韌化，淬火后的組織必須進行至少兩次高溫回火。為了避免熱作模具回火時殘余應力的重新產生，回火后要達到要求的硬度，所以第二次回火必須在比第一次回火溫度低10-30℃的較低溫度下進行。硬度為44—48HRC，在此類模具的合理硬度范圍內。

　　H13鋼在鍛造時，其化學成分有時偏析嚴重，所以淬火后的組織很不均勻，模具內的內應力很大，在使用過程中容易開裂。通過常規退火，獲得片狀珠光體+片狀碳化物。等溫球化退火的原始組織在淬火加熱過程中通過兩端預熱為淬火做好了充分的準備。在淬火加熱溫度下，有細小彌散的合金碳化物為核心，可以大大細化淬火組織。淬火組織的綜合力學性能明顯提高。采用一級鹽浴分步淬火，壽命短且不穩定。與第一階段鹽浴分級淬火相比，第二階段鹽浴分級淬火可以獲得更高的沖擊韌性、更小的變形和更長的使用壽命。