锻造工艺对电渣重熔H13热作模具钢组织和性能的影响

H13模具钢是一种空冷硬化型热作模具钢，具有高淬透性、韧性及优良的抗热疲劳性能，是当今范围内使用zui广泛的热作模具钢之一。

在服役状态下，热作模具材料需承受冲击载荷及冷热交替作用，常因强度及韧性不足，尤其是横向韧性差而导致早期失效。因此，改善热作模具钢的显微组织，提高其冲击韧性，可以明显提高模具的使用寿命。

目前，国内外针对H13钢的研究多集中在相变动力学、热处理工艺等方面，而针对锻造工艺对H13钢组织及性能影响的研究并不多见。

研究人员选用邢钢生产的H13电渣重熔钢，分别进行“一镦一拔”和“三镦三拔”锻造加工，从组织、冲击韧性等方面进行对比分析，为明确H13钢锻造工艺的选择提供一定的参考。

试验用H13钢锭经电渣重熔工艺冶炼，钢锭化学成分见表1：

表1 H13钢的化学成分（wt%）

号	C	Si	Mn	Cr	V	Mo	P	S
H13	0.37～0.40	0.98～1.01	0.35～0.37	5.03～5.05	0.92～0.95	1.28～1.30	≤0.015	≤0.003

始锻温度1180℃，终锻温度850℃，进料量控制在下砧宽的1/3～1/2，镦粗比为3∶1，总锻造比为4∶1；分别进行一次镦粗、拔长和三次镦粗、拔长成形。

在钢锭心部取样，观察横向铸态组织。在锻件心部取10mm×10mm×55mm夏比V型缺口冲击试样，试样经调质（1030℃保温30min，并在590℃回火2次，每次2h)处理后，采用JB30B型冲击试验机进行冲击试验，利用JSM-6510型扫描电镜观察冲击断口形貌。锻后退火态金相试样经4%硝酸酒精溶液腐蚀后，用Leica DM 2700M型金相显微镜进行组织分析。

试验结果表明：

（1）与一镦一拔比，采用三镦三拔工艺后，H13钢的显微组织明显改善，晶粒细化，带状偏析显著减少，碳化物分布更均匀，材料的横向冲击性能显著提高。

（2）H13钢的横向冲击性能提高主要与细晶增韧、带状偏析、沿晶碳化物减少以及碳化物分布更加均匀，从而弱化了裂纹萌生的倾向性等因素。

（3）三镦三拔工艺可以显著改善H13钢的组织，提高冲击性能。因此，三镦三拔比一镦一拔更优越。

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