两种不同H13钢强韧性能对比研究

热作模具钢要求材料具有高的淬透性、高温强度、耐磨性、韧度和足够的塑性、高的抗热裂能力和高的耐熔损性能等。国家标准中4Cr5MoSiV1钢是一种中耐热韧性钢，与日本JIS标准SKD61钢按照成分划分均属于美国ASTM标准的H13钢，其具有良好的抗冷热疲劳性能，被广泛应用于铝合金、镁合金及锌合金等轻合金压铸领域。H13钢是目前使用最广泛和最具代表性的热作模具钢。国产钢同进口钢材相比仍存在淬火开裂、热疲劳强度低和模具寿命短等问题，使国产热作模具钢丧失了竞争优势。为此，对4Cr5MoSiV1和SKD61钢在抗拉强度、冲击韧性和析出相等方面进行了研究，同时结合SEM与EDS分析结果，探讨了两种钢强韧性差异的原因，为国产H13钢性能的改善提供参考。 

　　实验材料为Φ30mm商业用退火态4Cr5MoSiV1和SKD61 钢，其具体化学成分如表1所示。按GB/T228-2002加工Φ5mm标准拉伸试样，在CMT4105微机电子万能试验机上测定抗拉强度；冲击韧性实验采用10mm×10mm×50mmV型缺口冲击试样，在JB-30B型摆锤式冲击试验机上测定冲击功；材料硬度由XHB-3000型布氏硬度计测定。

　　表1  实验钢化学成分（质量分数，%）

　　采用带EDS的JSM-6480LV扫描电镜观察断口形貌，以及实验钢电解后的析出相和夹杂物。电解工艺：10%乙酰丙酮、1%四甲基氯化铵和甲醇溶液，侵蚀电流80mA/cm2，电解时间10min。实验结果表明：

　　（1）SKD61钢的晶粒尺寸比4Cr5MoSiV1钢的更细小，由于细晶强化而改善了其强韧性。

　　（2）实验钢中均存在镁铝尖晶石等高硬度夹杂物，但SKD61钢中的夹杂物尺寸小，数量少且呈弥散分布。

　　（3）SKD61钢中析出的碳化物数量多，且分布比4Cr5MoSiV1钢中的情况更均匀。