Baja H13 némbongkeun sipat hardenable anu luhur, tahan kana aus sareng panas anu saé pisan, ngajaga karasa sareng kakuatan anu relatif luhur di handap 600°C, sajaba ti éta, tahan kana kacapean tiis sareng panas anu unggul sareng stabilitas temperamen anu saé. Ieu seueur dianggo dina cetakan die casting pikeun aluminium, tambaga, sareng paduanna, ngahasilkeun kauntungan ékonomi anu signifikan. Nanging, modul H13 anu dihasilkeun ku perusahaan némbongkeun retakan permukaan, spheroidisasi anu teu lengkep, sareng mikrostruktur anu henteu rata salami produksi uji coba. Makalah ieu ngenalkeun normalisasi suhu luhur dituturkeun ku prosés annealing spheroidisasi pikeun ningkatkeun kualitas modul sareng ngahontal mikrostruktur anu seragam.

1. Masalah diidentifikasi nalika prosés pamekaran prototipe.

Modul ékspériméntal ieu didamel tina baja H13 kalayan diménsi 400 mm × 1000 mm × 3000 mm, sareng suhu tempa ahirna sakitar 950°C. Kusabab teu aya perlakuan panas pasca-tempa anu pas waktuna, retakan permukaan lumangsung saatos hawa niiskeun ka suhu kamar, manjang ka jero modul. Analisis ngungkabkeun yén baja H13 mangrupikeun baja anu tiasa dikeraskeun, anu hartosna struktur martensitikna kabentuk nalika pendinginan hawa. Setrés mikrostruktural anu éksténsif anu dihasilkeun nalika prosés pendinginan hawa pasca-tempa nyababkeun retakan permukaan modul.

Pikeun nyegah retakan, modul baja H13 langsung didinginkan lalaunan dina tungku saatos ditempa, dituturkeun ku annealing sferoidisasi. Saatos annealing sferoidisasi, karasa modul diukur nganggo alat uji karasa Brinell; tilu sampel diuji, kalayan pangukuran karasa dicandak dina dalapan titik masing-masing (tingali Tabel 1). Sakumaha anu dipidangkeun dina Tabel 1, karasa umumna nyumponan sarat, tapi keseragaman henteu nyugemakeun kusabab variasi karasa anu signifikan, kalayan titik-titik individu ngaleuwihan wates anu ditangtukeun (≤220 HB). Analisis metalografi modul ngungkabkeun mikrostruktur sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 1.

Gambar 1 nunjukkeun mikrostruktur saatos annealing spheroidisasi isotermal, kalayan prosés spheroidisasi anu diwangun ku tahap suhu anu luhur dina 870°C salami 8 jam sareng tahap suhu rendah dina 730°C salami 14 jam. Dina Gambar 1(a), segregasi jaringan karbida anu parah sareng campuran butir anu signifikan katingali. Gambar 1(b) ngungkabkeun partikel karbida anu sumebar seueur, nunjukkeun yén pangaruh spheroidisasi nyumponan tujuan anu dimaksud; kumaha oge, segregasi tetep katingali, kalayan sababaraha karbida ngabentuk distribusi sapertos jaringan anu ngirangan efektivitas spheroidisasi di daérah éta. Karbida jaringan nyababkeun résiko anu serius pikeun baja kapang, sabab gampang janten sumber retakan salami dilayanan, anu nyababkeun kagagalan bahan. Ku alatan éta, jaringan karbida sapertos kitu kedah dikontrol dina wates anu tiasa ditampi. Panilitian ieu ngajukeun bets baja H13 anu nunjukkeun segregasi karbida anu parah kana normalisasi suhu luhur dituturkeun ku annealing spheroidisasi isotermal pikeun meunteun paningkatan dina mikrostrukturna dina kaayaan ieu.

2 Bahan sareng Métode Ékspériméntal

Sampel leutik dicandak tina modul anu nunjukkeun segregasi anu parah pikeun analisis spéktral; komposisi kimia na dipidangkeun dina Tabel 2. Komposisi kimia baja H13 ieu saluyu sareng standar GB/T 1299–2000 "Alloy Tool Steel." Modul-modul dibagi kana tilu kelompok sareng dinormalisasi suhu luhur dina 970 °C, kalayan waktos nahan 5, 7, sareng 10 jam, masing-masing. Prosés perlakuan panas diwangun ku normalisasi suhu luhur (didinginkan ku hawa) dituturkeun ku annealing spheroidizing isothermal. Parameter annealing spheroidizing isothermal nyaéta: tahap suhu luhur dina 870 °C salami 8 jam, sareng tahap suhu handap dina 730 °C salami 14 jam. Dumasar kana pangaruh waktos normalisasi suhu luhur kana mikrostruktur modul, prosés perlakuan panas énggal dikembangkeun.

Saatos 5 jam normalisasi suhu luhur, tingkat segregasi (tingali Gambar 2(a)) nunjukkeun paningkatan anu signifikan dibandingkeun sareng Gambar 1, sanaos segregasi masih aya. Nalika waktos nahan normalisasi diperpanjang dugi ka 7 jam, segregasi ampir dihapus; kumaha oge, jaringan karbida tetep relatif béda, kalayan jaringan karbida sekundér anu saé leyur lengkep kana matriks salami prosés austenitisasi, sedengkeun jaringan karbida kasar tetep teu leyur — kalebet kana kategori anu henteu saluyu numutkeun standar Asosiasi Die Casting Amérika Kalér. Manjangkeun waktos nahan dugi ka 10 jam ngaleungitkeun kaseueuran jaringan karbida, ngan ukur nyésakeun jaringan karbida kasar anu mimitina. Anil spheroidisasi salajengna ngahasilkeun mikrostruktur spheroid anu langkung seragam, ngajantenkeun bahan éta kelas AS4 dina standar Asosiasi Die Casting Amérika Kalér sareng nyumponan kriteria panampi. Analisis nunjukkeun yén normalisasi suhu luhur sacara efektif ngaleungitkeun segregasi sareng ningkatkeun morfologi sareng distribusi jaringan karbida. Nalika waktos nahan ningkat, partikel karbida laun-laun leyur, ngarah kana ngaleungitkeun jaringan segregasi sareng karbida sacara progresif, sahingga ningkatkeun mikrostruktur bahan sacara signifikan.

Saatos ditempa, baja H13 rentan ka formasi butir kasar kusabab suhu tempa akhir anu luhur teuing sareng laju pendinginan anu laun. Salaku baja hipereutektoid, H13 nunjukkeun présipitasi karbida sekundér sapertos jaringan nalika pendinginan anu laun, sareng eusi paduanna anu luhur pasti bakal nyababkeun segregasi bahan. Pikeun ningkatkeun mikrostruktur pasca-tempa modul baja H13, perlakuan normalisasi suhu luhur disarankeun pikeun ngahontal mikrostruktur anu seragam.

Pikeun ngaleungitkeun karbida retikular, benda kerja kedah dipanaskeun dugi ka suhu anu cekap pikeun ngaleyurkeun karbida sekundér. Nanging, suhu annealing sferoidisasi (870 °C) henteu cekap pikeun ngahontal disolusi ieu. Akibatna, tanpa normalisasi suhu anu luhur, jaringan karbida tetep hésé dipiceun, sareng segregasi henteu tiasa ditingkatkeun, anu nyababkeun modul H13 gagal nyumponan standar. Saatos normalisasi suhu anu luhur, partikel karbida anu alit leyur sapinuhna kana matriks, jaringan karbida laun-laun ngahalusan dugi ka retak, sareng mikrostruktur janten langkung seragam. Saatos periode penahanan normalisasi, pendinginan hawa anu gancang nyegah pembentukan karbida sekundér retikular. Salajengna, annealing sferoidisasi ngamajukeun kamekaran karbida anu sumebar sacara seragam tina matriks kana struktur buleud, sahingga ningkatkeun mikrostruktur anu diannealing.

Singkatna, pendinginan laun pasca-tempaan nyababkeun mikrostruktur kasar sareng formasi karbida jaringan, sedengkeun normalisasi suhu luhur ningkatkeun karbida jaringan sareng segregasi bahan. Ku alatan éta, mikrostruktur annealing tiasa dioptimalkeun ngalangkungan dua pendekatan: pendinginan gancang anu pas saatos tempaan, dituturkeun ku normalisasi suhu luhur sareng annealing spheroidisasi akhir. Dumasar kana analisis conto-conto ieu, prosés optimal ditetepkeun sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 3. Saatos tempaan, bahan didinginkan ku hawa sareng dijaga di luhur titik Ms salami periode pikeun nyegah transformasi martensitik, dituturkeun ku normalisasi suhu luhur sareng annealing spheroidisasi isotermal. Gambar 4 ngagambarkeun mikrostruktur anu diala dina prosés énggal ieu, nunjukkeun spheroidisasi anu signifikan pisan kalayan laju spheroidisasi ngaleuwihan 95% sareng ukuran butir sakitar kelas 7. Diklasifikasikeun salaku AS1 numutkeun standar Asosiasi Die Casting Amérika Kalér, produk ieu parantos nampi eupan balik positip ti para nasabah.

4 Kacindekan

1) Pendinginan baja H13 anu laun saatos ditempa nyababkeun kabentukna présipitasi karbida anu siga jaringan. Beuki laun laju pendinginan, beuki jelas jaringan karbida. Sanaos normalisasi salajengna tiasa ningkatkeun ieu, sababaraha mikrostruktur abnormal tetep aya dina matriks sareng hésé dileungitkeun. Salaku tambahan, pendinginan anu laun nyababkeun ukuran butir anu teu normal ageung, anu turun-tumurun sareng nangtang pikeun dimurnikeun engké.

2) Normalisasi suhu luhur ningkatkeun segregasi sareng karbida jaringan anu aya dina mikrostruktur pasca-tempa baja H13. Dina rentang waktu anu tangtu, paningkatan dina mikrostruktur janten langkung jelas nalika waktos nahan normalisasi ningkat.

3) Saatos ditempa, baja H13 didinginkan ku hawa di luhur suhu Ms teras dinormalisasi dina suhu anu luhur, ngahasilkeun struktur sferoid anu langkung seragam sareng sumebar kalayan pangaruh sferoidisasi anu unggul.