h13模具钢热处理工艺优化及表面渗氮处理研究

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1、中南大学硕士学位论文H13模具钢热处理工艺优化及表面渗氮处理研究姓名：郑小燕申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：林高用20081130中南人学硕t学何论文摘要摘要本文结合，生产实际，以提高挤压模具的使用寿命为目的，分析了取自生产实际的报废H13钢铝型材挤压模具渗氮层的失效形式，围绕H13挤压模具钢的热处理、渗氮]．=艺和热处理状态对H13模具钢渗氮层的影响等三个方面进行了系统的研究，并获得如下主要结论：1．H13钢挤压模具失效分析H13钢热挤压模具渗氮层由于软化、断裂和塑性变形等导致和加速磨损而引起欠效。2．H13模具钢的热处理工艺优化H13钢经

2、1050℃淬火后在560．600℃的温度下回火两次，可使其硬度达到较佳的使用范围(HRC48．52)，且韧性较好。3．渗氮工艺对H13模具钢渗氮层的影响采用渗氮工艺l处理的H13模具钢表面渗氮层厚度达0．24mm，其中白亮层厚度约10删，表面硬度950HV(约67HRC)，表面化合物层结构致密。采用渗氮工艺2处理的H13模具钢表面渗氮层厚度约为25／．an，没有白亮层，表面硬度为52HRC。经过渗氮工艺2二次渗氮后的H13模具钢表面渗氮层厚度未有增加，但模具表面形成了一层很薄的亮白氮化层，其厚度约为3lan，表面硬度为53．8HRC。4．热处理状态对H13

3、模具钢渗氮层的影响渗氮自，JI后芯部硬度相差不大，但渗氮处理后芯部组织进一步稳定；经“淬火+二次回火”和“淬火+三次回火”的试样渗氮后，渗氮层厚度均达到约0．24mm，致密化合物层厚度达109m以上，表面硬度达950HV(约67HRC)，且表面耐磨性较好。这两种热处理状态下化合物层均由占相(Fe2N)、7相和Fe304构成，扩散层均出口一Fe、占相(Fe3N)、CrN相和7相构成，但各相含量有一定差别。而淬火念和“淬火+一。次叨火”念渗氮试样未能获得具有足够好综合性能的渗层组织。综合比较不同淬火加热温度，不同回火次数下H13模具钢的组织和性能，彳i刖渗氮工

4、艺下H13模具钢渗氮层的组织和性能，不同热处理念渗氮H13模具钢的化合物层及整个渗氮层厚度、渗氮层硬度及其向芯部的过度情况、渗层致密性及其缺陷和组织稳定性，铝型材挤压模具用H13钢的热处理及渗氮处理工艺应选用：1050℃淬火，560．600℃回火两次(要求较严格的模具应回火三次)，稳定渗氮阶段温度为540～570℃，渗氮时l’日J12h，NH3分解率30-40％。关键词：H13钢，挤压模具，失效分析，热处理，渗氮处理中南大学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTThisarticlecombineswithpracticalproduction,fo

5、rthepurposeofimprovingtheservicelireofextrutiondie，thefailuremodesofthenitridedlayerofaH13extrusiondiewereanalysed，andaseriesbasicresearchonheattreatmentandnitridingofH13tooltreatmentWascarriedout．Theprimaryinvestigationsofthispaperincludethreemainparts：heattreatmentoptimizationof

6、H13toolsteel，studyontheeffectsofthenitridingonnitridedlayerofH13toolsteel，andtheeffectsofheattreatmentconditionsonnitridedlayerofill3toolsteel．Themainconclusionsareasfollows：1FailureAnalysisofH13extrusiondieThefailuremodeofthenitridedlayeroftheH13hotextrusiondieiSwearwhichduetosof

7、ten，breakandplasticdeformation．2Heattreatmentoptimizationofill3toolsteelThehardnessofH13steelmayreachtheoptimumUserange(HRC48—52)，afterquenchingat1050。Candtemperingfortwotimesatthetemperaturerangingfrom560℃to600"C，thismaterialmayobtainimprovedplasticandtoughness．3Studyoneffectsoft

8、heprocedureofnitridingonnitridedl