H13鋼材從鋼廠運輸時一般為退火組織,此時鋼材較軟(一般來說)≤235HB),這樣,模具企業在粗加工過程中更容易加工。然而,模具在壓鑄過程中需要較高的強度,因此鋼材需要加入熱處理工藝。目前常用的熱處理工藝是真空氣淬滅,因為真空氣淬滅的模具變形相對較小,熱處理后模具相對整潔,熱處理開裂的風險較小。
現在H13類鋼材真空熱處理的溫度范圍為1010-1030℃,當這種溫度較低時,模具對時間的敏感性相對較低,不易組織過熱粒)。H13種鋼的退火組織一般包括顆粒狀珠光體和碳化物。碳化物主要是合金元素和碳元素結合的產物。我們在鋼中添加合金元素,不希望這些合金以大碳化物的形式存在于鋼中,否則就不會發揮合金化物的作用(特別是這些合金元素的價格一般相對較高)。理論上,熱處理過程的最佳效果是在所有鋼組織轉化為奧氏體后,碳化物溶解在奧氏體中,并在奧氏體晶粒生長前淬火和冷卻。但奧氏體晶體行業在失去碳化物的釘子后很容易生長,這意味著這段時間很難控制。目前,我們所有熱處理工藝改進的最終目標是努力進入此時間間隔(最高溫度保溫間隔)。例如,我們行業的熱處理工程師根據經驗改進了工藝,例如北美壓鑄學會(NADCA)制定的參考過程。我們在熱處理過程中使用的一些手段也是為了實現這一目的,如使用熱電偶監測模具內部溫度的變化,如通過觀察窗口監測模具的顏色。
如果我們能在熱處理過程中準確控制這段時間內的高溫保溫時間,理論上冷卻速度越快越好,比如選擇水冷的方式(冷卻介質的冷卻速度是水>油>氣體),現在有工程師在研發水冷。H13類鋼??焖倮鋮s可以防止合金元素從奧氏體中沉淀。當所有合金元素都被囚禁在基體中時,鋼獲得了最高強度。在隨后的回火過程中,我們從基體中沉淀一些合金元素,并以小顆粒碳化物的形式沉淀,并根據我們想要的硬度決定我們沉淀了多少合金元素。理論上,我們可以在這個時候得到最好的性能。
當然這些都是理論上的,實際情況要比理論復雜的多,后面我會繼續分享實際情況對熱處理過程的限制,以及其他的熱處理方面的東西。