铝型材挤压机用钢h13锻材的研制

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1、铝型材挤压机用钢H13锻材的研制　　摘要：东北特殊钢大连基地利用本身设备及技术优势，开发出一系列生产工艺，试制出满足北美压铸协会NADCA207优质钢标准要求的ф140-800mm锻造棒材，经过用户鉴定满足使用要求，特别是Ф600-800mm直径的棒材半径二分之一处的球化组织也完全满足该标准的要求，为技术上的一大突破。　　关键词：H13;铝挤压用钢;显微组织　　引言　　由于挤压铝材时温度在450-480℃左右，挤压压力高达2000MPa以上，因此对使用的模具材料要求十分苛刻。特别是近年来随着铝挤压制品异型化、大型化以及大

2、型挤压机的(2.5万吨)的投产，对模具材料的质量要求越来越高，规格也越来越大。为降低成本、满足一腔多模的要求，一些铝挤压模具厂将直接用于制作模具的规格增大，并提出棒材退火组织达到NADCA207-2003中AS1-AS3，BS1-BS2的质量水平。　　1、国内试制现状　　以往国内生产的高质量H13棒材极限规格为650mm，大规格模具均采用进口或小规格锻质棒材镦粗锻造而成，增加了生产成本和周期。东北特殊钢集团大连基地在利用本身设备优势，经过近一年的工艺开发及研究，试制出最大直径为800mm的高档次模具用锻造H13棒材，经过

3、用户检验完全满足使用要求。特别是600-800mm直径的棒材球化组织也完全达到NADCA207标准AS1-AS3，BS1-BS2水平，为技术上的一大突破。　　2、试制工艺　　2.1试制工艺路线转炉+精炼+连铸+电渣+锻造+超细化处理+球化处理。　　2.2化学成分的控制根据各元素对钢材性能的影响，控制C在中限、Si、Mn在中上限、S≤0.003%，改善纵横向性能比，P≤0.015%，Mo、Cr在中上限，改善冲击和抗疲劳性能，V中下限，控制钢的韧性和偏析水平。特别是有意将影响模具寿命的Cu元素控制在0.020%以

4、下。　　2.3连铸坯冶炼控制冶炼时采用转炉铁水，去除有害元素P、Cu含量，加强控制钢中的脱氧，脱硫，并经过真空处理，去除钢的气体N含量，降低钢中夹杂物水平。完成了连铸上台温度、连铸的拉速、二冷水，电磁搅拌和轻压下工艺的最优配合，减少连铸坯的偏析。　　2.4电渣分析了不同规格连铸坯质量，选取了小规格连铸坯作为电极坯料，减少了电极坯料的偏析程度，控制合适的充填比、渣系、渣量和溶化速度。东特大连的电渣采用恒溶速，一只电极坯料对一只电渣锭，不存在交换电极问题，因此电渣锭的质量稳定，组织偏析微小，为后期加热扩散控制奠定基础。　　2

5、.5锻造　　2.5.1高温扩散技术的应用电渣时钢锭的选分结晶结果导致钢材存在带状和一次碳化物，容易造成应力集中，引起模具的早期开裂。采用高温扩散技术能使碳化物分解熔入周围基体中，并减轻带状偏析程度。椐资料介绍[1]，H13钢经高温均匀化，其冲击功均较未扩散处理的试样高1倍以上。生产中我们经过反复试验研究，确定了该钢种的高温扩散工艺，达到了良好效果。　　2.5.2锻造方法的研究进行了拔长、一次镦拔、多次多向镦拔试验和不同压下变形率配合试验等锻造方法研究，最终确定了镦拔+变形率相结合的生产工艺。钢材经过高温扩散+镦拔渗透变形

6、得锻造工艺，可保证最终组织均匀一致。尤其大于450mm-800mm直径的棒材由于采用东特大连独有的80MN压机进行大压下的镦拔，变形充分，对组织的破碎十分有效。　　2.6超细化及球化处理在细化处理时根据钢种的特点，结合相图进行控制，既消除网状，细化组织，又防止裂纹。经过精心计算，确定合适加热温度，使碳化物部分溶解，这样保有部分未溶碳化物，利于球化处理[2]。其次对冷却环节进行严格控制，使内部温度尽快返到外部，保持内部温度快速降低。经过各规格的生产试制取得了良好的组织细化效果。关于球化处理，有资料介绍[2]，当原始组织为马

7、氏体或贝氏体时，这样更有利于球状碳化物的形成。对于大规格600-800mm的棒材生产确定了一套特殊的超细化及球化工艺，保证了球化质量。　　3、试制结果　　3.1化学成分钢的化学成分见表1。值得注意的是，东北特殊钢采用转炉铁水炼钢，因此钢中的N含量、Cu含量都很低，Cu含量达到最小0.09%，最高0.12%，平均为0.10%，这降低了模具钢的室温脆性;而采用转炉铁水炼钢可保证低的氮含量范围在80-130ppm，氧含量≤15ppm，明显降度钢中的B类和D类夹杂物。从成分看，钢的P、S水平都达到了国内先近水平，但与瑞典8

8、407还有一定差距。　　3.2冶金质量水平　　低倍组织、夹杂物水平见表2，可见，钢的低倍组织均匀一致，夹杂物水平基本在0-0.5级左右。对成品半径二分之一处退火组织进行观察，结果如图1所示，由500X显微组织来看，800mm材料整体的珠光体球化效果都达到了北美压铸协会优质钢的标准NADCA207-2003热作模具钢退