潘曉華1 朱祖昌2 s^f7w  
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（1艾福表面處理技術(shù)(上海)有限公司， 上海 200030， 2上海工程技術(shù)大學(xué)， 上海 200336） 6S K;1Bp-{  
中文摘要： 著重介紹H13鋼的化學(xué)成分及低Si高M¬0的改進方向，同時論述了壓鑄模具的表面PVD改性。 |i_+b@Lul  
關(guān)鍵詞：壓鑄模具，熱處理， 表面改性，物理氣相沉積 {txW>rZX  
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1. 壓鑄模具和H13 @^P<(%p  
  國內(nèi)有色金屬壓鑄模具普遍采用H13熱作模具鋼。所謂熱作模具是指對加熱至再結(jié)晶溫度以上的金屬或合金進行塑性變形的和對液態(tài)的有色金屬壓制成型制造零部件的模具。 ?APzb4f^W  
  作為有色金屬的壓鑄模具用鋼一般應(yīng)具有下述條件：（1）具有較高的淬透性，熱處理時可采用冷卻強度較小的介質(zhì)和具有較小的熱處理變形；（2）具有高的抗熱裂性和耐熱疲勞抗力，使模具經(jīng)受激冷激熱不易形成裂紋以及形成的裂紋不易擴展，避免模具失效；（3）具有高的抗熱軟化能力和抗高溫磨損能力，使模具保持一定的高溫強度和尺寸穩(wěn)定性；（4）具有高的抗液態(tài)金屬的粘焊      （soldering）和化學(xué)沖蝕損傷，國內(nèi)以熔化液態(tài)金屬的熔損來表征。要達到這些兼具高溫強度和高韌度要求，又有較高的高溫硬度和抗磨損能力，主要由鋼的化學(xué)成分決定，一般采用中碳含量（0.35～0.45％）和含Cr、W、M0和V等合金元素,合金元素總量在6~25%范圍。 #+CH0Z  
  在美國，熱作模具鋼分為三種：鉻熱作模具鋼、鎢熱作模具鋼和鉬熱作模具鋼，全部以H命名。分別為H10～H19,H21~H26,和H42、H43[1]。用于Al合金壓鑄模的鋼種，目前很普遍采用H13鋼，它屬于第一種。國內(nèi)鋼號為4Cr5M0SiVl。以前國內(nèi)采用較多的3Cr2W8V鋼的熱疲勞性和韌度顯得不足。 eX)'C>4W  
  H13鋼的含碳量在0.5％以下。美國AISI H13,UNS T20813, ASTMA681(最新版)的H13鋼和FED QQ-T-570的H13的含碳量都規(guī)定為（0.32～0.45）％, 是所有H13鋼中含碳量范圍最寬的。我國GB/T1299和YB/T094中4Cr5M0SiV1和SM4Cr5M0SiV1鋼號的含碳量為（0.32～0.42）％和（0.32～0.45）％。德國DIN17350  X40CrM0V5-1和WNr1. 2344鋼的含碳量為（0.37～0.43）％，含碳范圍較窄[2]。北美壓鑄協(xié)會標準NADCA 207-90中對中高級H13鋼的含碳量規(guī)定為（0.37～0.42）％。 R!&9RvNw  
  鉻和其他碳化物形成元素一起提供給鋼具有較高的淬透性和好的抗軟化能力，所以該鋼在空冷條件下能夠淬硬。在6 barN2氣體真空處理條件下可淬透直徑為160mm[3]。但鉻的加入會增加碳化物的不均勻程度，致使鋼中會出現(xiàn)亞穩(wěn)定的共晶碳化物，這種碳化物現(xiàn)在國內(nèi)一般可用高碳鉻軸承鋼相關(guān)標準予以評定[4]。鉻含量的提高有利于增加材料的熱強度，但對韌度不利。材料中增加鉬和鎢，有人提出[5]，（1/2W+M0）的量至1％以上時，會使材料500℃以上進行回火時仍獲得較高硬度，并具有二次硬化能力。H13鋼的二次硬化能力不很明顯，可參見資料[1]。提高V的含量，如V的量由0.4％（SKD6,相當于H11）提高至1%，使H13鋼（SKD61）的熱強度和熱穩(wěn)定性提高了，同時V也增加水沖洗抗力，實際上是提高水浸侵蝕磨損抗力（erosive wear）[1]。 |wbX
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  另外，鋼中加入W、M0、V、Nb等形成M6C和MC型碳化物的元素，能對奧氏體晶粒細化，也使溶入奧氏體后在回火過程中產(chǎn)生二次硬化效果。對Cr的加入形成的碳化物為M23C¬6型，其在1100℃奧氏體化時基本上溶解完了，（全部溶入奧氏體的溫度是1160℃），這將決定H13鋼的最佳奧氏體化溫度處于1020～1080℃范圍內(nèi)[6]。 uuHg=8(