第1页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共6页H13钢模具的表面热处理曹光明（潍坊学院机电工程系，山东潍坊261061）摘要：研究了低温化学热处理、高能束流表面处理等对H13钢性能及其模具寿命的影响。低温化学热处理主要介绍了离子渗氮、N-C共渗、N-C-V共渗、O-S-N共渗、S-N-C共渗、多元共渗等,并指出了有利于提高H13钢热作模具寿命的较佳工艺参数；高能束流表面处理主要介绍了激光表面处理、高能束表面合金化及离子注入表面改性处理及其最新进展。关键词：H13钢，化学热处理，高能束流表面处理，热作模具SurfaceHeatTreatmentAppliedtoH13SteelDieCaoGuang-ming(DepartmentofMechanicalandElectricalEngineering,WeifangUniversity,WeifangShandong261061,China)Abstract:TheeffectsonthepropertiesofH13steelanditsdielifespanarestudiedontheaspectsofthermo-chemicaltreatment,highenergydensityheattreatment.Thethermo-chemicaltreatmentincludessuchprocessasionnitriding,nitrocarburizing,nitrocarburizingaddedwithvanadium,oxy-sulpho-nitriding,sulpho-nitrocarburizing,multicomponentcementation.ThepreferabletechnicsparametersareproposedforaboveeveryprocesswhichishelpfultoimprovingthelifespanofH13steeldie.Highenergydensityheattreatmentincludessuchprocessaslasersurfaceheattreatment,surfacealloyingwithhighenergydensityandsurfacemodificationwithionimplantation,andtheirrecentprogressesarealsodiscussed.Keywords:H13steel,thermo-chemicalheattreatment,highenergydensityheattreatment,hot-workingdieH13（4Cr5MoSiV1）钢是目前国内外广泛使用的热作模具钢。因其具有良好的热强性、红硬性、较高的韧性和抗热疲劳性能，广泛用于铝合金的热挤压模和压铸模，工作时温度可达600℃，工作条件恶劣，主要失效形式为磨损（熔损）和热疲劳。这就要求表面具有高硬度、耐蚀、抗粘结等性能。H13钢常规淬火、回火后的硬度一般为42~48HRC，耐磨性不足，模具使用寿命短。鉴于模具失效大都由表面开始，从节省能源和资源，充分发挥材第2页共6页第1页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共6页料性能潜力并获得特殊性能和最大经济效益出发，对H13钢模具进行表面改性处理，是综合改善模具寿命的关键。1、表面低温化学热处理低温化学热处理可以提高H13钢的抗热疲劳、耐热磨损和耐蚀性能，且工艺成本低廉，故应用广泛。常用工艺有离子渗氮、N-C共渗（软氮化）、S-N-C共渗以及多元共渗等。1.1离子渗氮H13钢中有较多的Cr、Mo等元素，氮化时能生成丰富稳定的氮化物并使其弥散分布,有利于提高H13钢热作模具的耐磨性、耐蚀性、抗粘结性及抗热疲劳性能。实验表明，在520℃左右对H13钢进行1.5h以上的离子渗氮处理,可以得到最佳的渗氮层组成相及表面硬度。表面化合物层厚度可达6μm,渗氮层总厚度达0.3mm左右。渗氮层的表面硬度随渗氮温度变化出现一极大值，在520℃左右最高，达1100HV0.1以上，而且耐磨性能也最佳[1]。高于570℃离子渗氮，化合物层中易出现网状氮化物，耐磨性下降[2]。某厂用H13钢制造挤压铝型材的空心模，经1080℃油淬+560℃×2h两次回火，硬度为48HRC。经过520℃×4h的离子渗氮，每副模具挤压的型材从1000kg左右提高至4500kg，寿命提高了3倍[1]。表面渗氮并非一次完成，而是在模具使用前期进行至少3~4次的反复渗氮处理，一般要使渗氮层厚度达到0.15~0.20mm。关于离子渗氮层中的化合物对H13钢热疲劳性能的影响，文献[3]采用加氩渗氮以除去化合物层和无氩渗氮两种方法进行了比较。结果发现，无氩渗氮的化合物层虽然能推迟热疲劳裂纹的萌生,阻止热裂纹向基体内部扩展；但多周疲劳后期，表面热裂纹直、宽、多，易于剥落并且扩展快速。因此，含化合物层的离子氮化处理用于H13钢铝合金压铸模应慎重。1.2N-C共渗（软氮化）[4]H13钢热作模具由于渗氮化合物中ε相韧性较低，膨胀系数较大，对热疲劳性能产生不利影响。而软氮化时，由于C在ε相中的溶解度高（550℃时达3.8%），软氮化的表...
