h13金相组织评级

热作模具钢H13的显微组织金相分析

摘 要：按照北美压铸协会提出的优质压铸模H13钢验收标准NADCA207-90和H11、H13及改良型钢的显微成分偏析验收参考图谱对H13某国产钢进行显微组织分析，并对其真空淬火显微组织进行研究。 关键词：热作模具钢；热处理；显微组织

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1 前言

H13钢在淬硬条件下具有较高韧度，并具有优良的抗热裂能力，是一种强韧兼有的空冷硬化型热作模具用钢。它适用于制造压铸模、挤压模、热切边模、热锻模的热冲孔模具等。

H13钢在我国为4Cr5MoSiV1钢。德国的DIN1.2344，瑞典的SS142242，法国的AFNORZ40COV5和日本的JISSKD61与之相类似。

众所周知，影响模具寿命的最重要因素是热作模具钢的质量。现在，描述热作模具钢的质量主要通过显微组织分析。评定显微组织的标准广泛采用北美压铸协会模具材料委员会编的《压力铸造模具用高级H13钢的验收标准》NADCA207-90。新近研究的显微带状组织验收参考图谱更能说明钢材力学性能和模具寿命的关系。因而，它们是对材料进行金相评级的重要依据。本文从这两方面着手对一种国产H13钢进行显微组织分析，并对这种材料的真空淬火显微组织作研究。 2 按NADCA的分析

第33卷第4期Vol133　No1

4

2008年8月

Aug.2008

H13钢汽车热锻模具失效机理分析

王　孟1,2,刘宗德1,宝志坚1

(1.华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室,北京102206;

2.华北电力大学机械工程系,河北保定071003)

摘要:对汽车用轴类部件的热锻模具进行失效分析。通过能谱分析、扫描电镜、显微硬度测定等多种检测手段,分析了热锻模具的失效机理。结果表明,失效热锻模具钢工作面表层材料氧化,表面合金元素重新分布,局部合金元素降低,导致材料局部硬度、耐磨性及热强度下降,这是产生初始裂纹及蚀点的主要原因,初始破损的进一步扩展导致了模具的最终失效。

关键词:热锻模;失效分析;H13钢;金相检验

中图分类号:TG142145　　　文献标识码:A　　　文章编号:100023940(2008)0420083204

StudyonfailuremechanismofH13steelhot2forgingdiesforautomobile

WANGMeng1,2,LIUZong2de1,BAOZhi2jian1

(1.KeyLaboratoryofConditionMonitoringandControlforPowerofofEduc

热处理对H13模具钢的性能影响分析

【摘 要】本文分析了预备热处理工艺、回火温度及深冷处理对H13模具钢的性能和模具寿命的影响，研究证明，对成分偏析且锻造不足的H13钢，适当提高回火温度可在一定程度上减少带状组织，对该种钢材热处理前进行扩散退火+球化退火预先热处理，能更有效改善其金相组织，较大幅度提高材料的冲击韧度；深冷处理后，残余奥氏体转变为马氏体，同时碳化物分布更加细小、均匀，可进一步提高H13钢的力学性能。

【关键词】热处理；H13；模具寿命

1 引言

H13钢是一种典型的热作模具钢，具有良好的热强性、红硬性、较高的韧性和抗热疲劳性能及抗热裂能力，是一种强韧兼有的空冷硬化型热作模具用钢，适用于制造压铸模、挤压模、热切边模、热锻模具等。由于H13钢良好的性价比及工艺性能，目前该钢种已成为国内外应用最广泛的热作模具钢种之一。

为了充分发挥H13 钢的优异性能，钢坯在热处理前都必须严格按工艺要求进行锻造，要求总锻造比≥3，内镦粗比>2，通过多次镦粗和拔长，以达到提高锻件致密度，改变锻件流线方向，改善碳化物的均匀分布状况的目的。

由于冶金品质和锻造工艺没有达标，部分国产H13钢会出现成分偏析、带状组织严重等现象。用此类材料制造的模具，经常规

金相组织分析原理：采用定量金相学原理,由二维金相试样磨面或薄膜的金相显微组织的测量和计算来确定合金组织的三维空间形貌,从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系。

金相组织分析原理

金相组织分析原理：

采用定量金相学原理，由二维金相试样磨面或薄膜的金相显微组织的测量和计算来确定合金组织的三维空间形貌，从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系。

通俗的说就是热处理后会得到不同的组织，每种组织有自己的形貌特征。每种组织的耐腐蚀性也有差异，因此通过制样，腐蚀，微观组织会出现不同的衬度或者说灰度，也就是说腐蚀后的金相试样微观表面是坑坑洼洼的，很多沟壑。这样我们就能在金相显微镜下区分和识别各种组织了。

金相组织分析方式：

1．原材料检验：对原材料的冶金质量情况如偏析、非金属夹杂物分布类型与级别检查；对铸造材料的铸造疏松、气孔、夹渣组织均匀性检查；对锻造件的表面脱碳、过热、过烧、裂纹、变形等情况检查。

2．生产过程中的质量控制：金相分析可以提供调整工序及修改工艺参数的根据,指导生产,如热处理淬火加热温度、保温时问、冷却速度等是否合适（正确）；化学表面热处理工艺参数的控制；锻造的起始和终锻温度是否合适等。

3．产品质量检验：有些机械零件或产品除要求机械性能、物理性能指标外,

金相组织分析原理：采用定量金相学原理,由二维金相试样磨面或薄膜的金相显微组织的测量和计算来确定合金组织的三维空间形貌,从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系。

金相组织分析原理

金相组织分析原理：

采用定量金相学原理，由二维金相试样磨面或薄膜的金相显微组织的测量和计算来确定合金组织的三维空间形貌，从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系。

通俗的说就是热处理后会得到不同的组织，每种组织有自己的形貌特征。每种组织的耐腐蚀性也有差异，因此通过制样，腐蚀，微观组织会出现不同的衬度或者说灰度，也就是说腐蚀后的金相试样微观表面是坑坑洼洼的，很多沟壑。这样我们就能在金相显微镜下区分和识别各种组织了。

金相组织分析方式：

1．原材料检验：对原材料的冶金质量情况如偏析、非金属夹杂物分布类型与级别检查；对铸造材料的铸造疏松、气孔、夹渣组织均匀性检查；对锻造件的表面脱碳、过热、过烧、裂纹、变形等情况检查。

2．生产过程中的质量控制：金相分析可以提供调整工序及修改工艺参数的根据,指导生产,如热处理淬火加热温度、保温时问、冷却速度等是否合适（正确）；化学表面热处理工艺参数的控制；锻造的起始和终锻温度是否合适等。

3．产品质量检验：有些机械零件或产品除要求机械性能、物理性能指标外,

实验 铸铁的金相组织观察

一、实验目的

1．观察和研究灰铸铁、可锻铸铁及球墨铸铁的显微组织特征。 2．了解影响铸铁中石墨形态的因素。

二、概述

根据石墨的形态、大小和分布情况不同，铸铁分为：灰口铸铁（石墨呈片条

状）、可锻铸铁（石墨呈团絮状）和球墨铸铁（石墨呈圆球状）。 （一）灰口铸铁

灰口铸铁组织的特征是在钢的基体上分布着片状石墨。根据石墨化程度及基本组织的不同，灰口铸铁可分为：铁素体灰口铸铁，铁素体—珠光体灰口铸铁和珠光体灰口铸铁。

对灰口铸铁石墨形态的观察，应在未浸蚀的试样上进行。放大倍数为100倍。灰口铸铁石墨分布形状的说明见下表1。

表1

（二）可锻铸铁

可锻铸铁（又称韧性铸铁）是由白口铸铁经石墨化退火处理而得。其中渗碳体发生分解而形成团絮状石墨。按照基体组织不同，可锻铸铁分为铁素体可锻铸铁和珠光体可锻铸铁两类，如下图所示。

（三）球墨铸铁

在球墨铸铁组织中石墨呈圆球状。球状石墨的存在可使铸铁内部的应力集中现象得到改善，同时减轻了对基体的割裂作用，从而充分地发挥了基体性能的潜力，使球墨铸铁获得很高的强度和一定的韧性。如下图所示。

三、实验方法指导

（一）实验内容及步骤

1．各小组分别领取各种不同类型的铸铁材料试样。 2．在显微镜下进行观察，并分析其组织形态特

一 汽车钢板弹簧金相组织分级图（×500）

图1 回火屈氏体 (1级) 图 2 回火屈氏体+少量贝氏体（2级）

图3 回火屈氏体+少量铁素体 (3级) 图4 回火屈氏体+少量贝氏体+少量铁素体（4级）

图5 回火屈氏体+铁素体+屈氏体 （5级）

二 马氏体组织

a板条状马氏体 B针状马氏体 c片状马氏体加残余奥氏体

三 莱氏体

四 粒状贝氏体

五 索氏体

汽车钢板弹簧金相组织及缺陷组织——黎方英

1、原材料金相组织及缺陷组织分析

材料:60Si2Mn 钢.处理情况:热轧状原材料.

组织分析:图1 a) ,金相组织为铁素体和片层珠光体.正常原材料组织. 图1 b) ,弹簧扁钢表面的脱碳. 图1 c) ,d) ,金相组织为带状铁素体和珠光体. 严重带状组织一般热处理工艺难以消除. 图1 e) ,弹簧扁钢表面的划痕,原材料表面缺陷. 图1 f) ,弹簧扁钢表面的碎裂,原材料表面缺陷的废品.

a)500×

实验十二 焊接接头金相组织分析

一、实验目的

1、熟悉焊接热影响区的组织分布特征及金相显微镜的使用方法； 2、掌握焊接接头的分区组成；

3、了解焊接参数对焊接接头显微组织的影响； 二、实验原理

焊接接头由焊缝、熔合区和热影响区（HAZ）三部分组成，其组织特征存在明显差异。熔合区是焊接接头中焊缝向母材HAZ过渡的区域，由半熔化区与未混合区两部分组成，熔合区的构成及附近各区的相对位置如图1所示。

图1 熔合区的构成示意图

1-焊缝区（富焊条成分）; 2-焊缝区（富母材成分）; 3-半熔化区; 4-HAZ; 5-熔合区 焊缝是由熔池金属结晶凝固形成的，由于熔池金属冷却速度快且在运动状态下结晶，因此形成的组织为非平衡组织。多数情况下晶体从熔合区半熔化的晶粒上以柱状晶形态向焊缝中心生长，具有联生结晶的特点。焊接工艺参数对凝固形态影响较大，不同工艺条件下，焊缝中心可能是柱状晶组织，也可能出现等轴晶组织。焊缝金属凝固时的结晶形态见图2。HAZ是指在焊接热源作用下焊缝外侧处于固态的母材发生组织和性能变化的区域。由于焊接时HAZ上各点距离焊缝的远近不同，各点所经历的焊接热循环不同，因此整个HAZ的组织和性能分布是不均匀的。HAZ的组织分布与钢的种类、不同

铸钢的金相组织及检验 一、铸造碳钢的金相组织及检验 （一）铸造碳钢的显微组织

1．铸态组织 为铁素体＋珠光体＋魏氏组织。如图8-1、图8-2。

图8-1 ZG230-450铸钢铸态组织 (100×) 图8-2 ZG310-570铸钢铸态组织 (100×)

铸态组织的形貌和组成相的含量与钢的碳含量有关。碳含量越低的铸钢，铁素体含量越多，魏氏组织的针状越明显、越发达，数量也多。随铸钢碳含量的增加，珠光体量增多，魏氏组织中的针状和三角形的铁素体量减少，针齿变短，量也减少，而块状和晶界上的网状铁素体粗化，含量也增多。若存在严重的魏氏组织，或存在大量低熔点非金属夹杂物沿晶界呈断续网状分布，将使铸钢的脆性显著增加。

2．退火组织 为铁素体＋珠光体。铁素体呈细等轴晶。珠光体分布形态随钢的碳含量增加而变化。随钢的碳含量增加，珠光体呈断续网状分布→网状分布→珠光体与铁素体均匀分布，其含量也不断增多。若退火组织中存在残留的铸态组织或组织粗化均属于不正常组织。

3．正火组织 为铁素体＋珠光体，分布较均匀，如图8-3。与退火组织相比较，正火组织的组成相更细、更均匀，珠光体含量稍多。若存在残留铸态组织或组织粗化均属不正常组织。

4．调质组织 ZG270-500以上牌

铜及铜合金的金相组织分析

一）结晶过程的分析

结晶是以树枝状的方式生长，树枝状的结晶容易造成夹渣外，通常形成显微疏松。 取决于模壁的冷却速度外，还取决于合金成分、熔化与浇注温度等。 （二）宏观分析中常见缺陷

在浇注过程中往往产生缩孔、疏松、气孔、偏析等缺陷。

浇注温度和浇注方式的影响，铸锭、紫铜中容易出现气孔和皮下气孔。 由于合金元素的熔点、比重不一，熔炼工艺不当造成铸锭的成分偏析。 铸造时热应力可产生裂纹。

浇注工艺不当（浇注温度过低），浇注时金属液的中断会造成冷隔。 （三）微观分析

与铜相互作用的性质，杂质可分三类：

1. 溶解在固态铜中的元素（铝、铁、镍、锡、锌、银、金、呻、锑）。 2. 与铜形成脆性化合物的元素（硫、氧、磷等）。

3. 实际上不溶于固态铜中与铜形成易熔共晶的元素（铅、铋等）。 铋与铜形成共晶呈网状分布于铜的基体上，淡灰色。 铅含量很少时和铋一样呈网状分布于晶界，其颜色为黑色； 铅含量大时在铜的晶粒间界上呈单独的黑点。 暗场观察：铅点呈黑色，孔洞为亮点。

硫与氧的观察：均与铜形成化合物（Cu2S、Cu2O），又以共晶形式（Cu2S+ Cu、 C