科首韩步定藏段拼片▣ 第33卷第1期 北京科技大学学报 Vol 33 No 1 2011年1月 Journal of Un iersity of Science and Technology Beijing Jan 2011 喷射沉积H13钢的组织和硬度 黄进峰1☒ 蔡玉丽”于一鹏)崔华》张济山” 1)北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京1000832)北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 ☒通信作者，Emai让huang j@263.net 摘要用传统铸造和喷射成形工艺制备了H13钢，然后再进行锻造加工，利用光学金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜 (SEM)、X射线衍射分析(XRD)等分析方法及硬度测试对不同工艺制备的H13钢的显微组织和硬度进行分析.研究结果表 明，喷射成形及其锻造加工的H13钢的组织及硬度明显的优于传统工艺制备的H13钢. 关键词模具钢；喷射成形；显微组织；硬度 分类号TG1421 M icrostructure and hardness of spray fom ed H13 steel HUANG Jin feng,CAI Yu YU Yi peng',CUIHua,ZHANG Ji han 1)State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials University of Science and Technology Beijng Beijing 100083.China 2)School of Materials Seience and Engineering University of Seience and Technobgy Beijng Beijng 100083,China Corresponding au thor E mail huang j@263 net ABSTRACT H13 steel was prepared by traditional processes and spray fom ing respectively,then it was subjected to forging proces ses The m icmostructure and hardness ofH13 steel prepared by different processes were studied by opticalm icroscopy (OM),scanning electron m icroscopy (SEM),X ray diffraction (XRD)and hardness tester The results show that the spray fomed and forged H13 steel possesses a finer grain size and a higher hardness than traditional H13 steel KEY W ORDS die steel spray fom ing m icrostnucture;hardness 喷射成形技术是把液态金属的雾化和雾化熔滴 的发展也极为迅速.由于工业生产技术的发展和不 的沉积自然结合起来，在一步冶金操作中完成，以最 断出现的新材料，工模具的工作条件日益苛刻，对工 少的工序，直接从液态金属制取具有快速凝固组织、 模具钢的性能、品质和品种等方面不断地提出了新 整体致密以及接近零件实际形状的高性能材料或半 的要求.为此，世界各国近年来都积极开发了具有 成品坯件的技术.喷射成形工艺能够使合金中粗大 各种特性、适应不同性能要求的新型工模具钢.H13 的组织发生破碎而细化为等轴状的微观组织，同时 钢是世界上普遍使用的强韧兼具的热作模具钢，具 可以增大合金元素的过饱和度、消除宏观偏析等，成 有高的淬透性和抗热裂能力.广泛应用于热锻模、 为替代传统制备技术的新材料制备技术山·.因此， 热挤压模和有色金属压铸模. 喷射成形技术对于冶金材料制备行业来讲，有着广 由于H13钢被广泛应用，具有代表性，因此本 泛的适应性，是标志材料制备技术更新换代的一种 文以H13钢为研究对象，分别用传统铸造和喷射成 新型技术手段，在国际上，与半固态加工、薄板坯铸 形技术制备H13钢，由于喷射成形的沉积坯会有一 轧一起被誉为21世纪材料制备工艺发展的三大技 些孔隙，因此对其进行锻造加工，得到更加致密的组 术之一，并被称为朱来材料制备技术之星”5刃. 织，经过对喷射成形及其锻造加工的H13钢的组织 近年来，随着工模具行业的迅速发展，工模具钢 和性能的检测分析，并与传统工艺铸造和铸锻方法 收稿日期：20091124 基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目(Na2007AA03Z502)第 ３３卷 第 １期 ２０１１年 １月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１１ 喷射沉积 Ｈ１３钢的组织和硬度 黄进峰 １） 蔡玉丽 １） 于一鹏 １） 崔 华 ２） 张济山 １） １）北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京 １０００８３ ２）北京科技大学材料科学与工程学院，北京 １０００８３ 通信作者，Ｅｍａｉｌ：ｈｕａｎｇｊｆ＠２６３．ｎｅｔ 摘 要 用传统铸造和喷射成形工艺制备了 Ｈ１３钢，然后再进行锻造加工，利用光学金相显微镜（ＯＭ）、扫描电子显微镜 （ＳＥＭ）、Ｘ射线衍射分析（ＸＲＤ）等分析方法及硬度测试对不同工艺制备的 Ｈ１３钢的显微组织和硬度进行分析．研究结果表 明，喷射成形及其锻造加工的 Ｈ１３钢的组织及硬度明显的优于传统工艺制备的 Ｈ１３钢． 关键词 模具钢；喷射成形；显微组织；硬度 分类号 ＴＧ１４２１ ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｓｐｒａｙｆｏｒｍｅｄＨ１３ｓｔｅｅｌ ＨＵＡＮＧＪｉｎｆｅｎｇ １） ，ＣＡＩＹｕｌｉ １），ＹＵＹｉｐｅｎｇ １），ＣＵＩＨｕａ ２），ＺＨＡＮＧＪｉｓｈａｎ １） １）ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＡｄｖａｎｃｅｄＭｅｔａｌｓａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ ２）ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ，Ｅｍａｉｌ：ｈｕａｎｇｊｆ＠２６３．ｎｅｔ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｈ１３ｓｔｅｅｌｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄｓｐｒａｙｆｏｒｍｉｎｇｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅｎｉｔｗａｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｆｏｒｇｉｎｇｐｒｏｃｅｓ ｓｅｓ．ＴｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｈａｒｄｎｅｓｓｏｆＨ１３ｓｔｅｅｌｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｏｐｔｉｃａｌｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＯＭ），ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ），Ｘｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ）ａｎｄｈａｒｄｎｅｓｓｔｅｓｔｅｒ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｐｒａｙｆｏｒｍｅｄａｎｄｆｏｒｇｅｄＨ１３ ｓｔｅｅｌｐｏｓｓｅｓｓｅｓａｆｉｎｅｒｇｒａｉｎｓｉｚｅａｎｄａｈｉｇｈｅｒｈａｒｄｎｅｓｓｔｈａｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＨ１３ｓｔｅｅｌ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｄｉｅｓｔｅｅｌ；ｓｐｒａｙｆｏｒｍｉｎｇ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｈａｒｄｎｅｓｓ 收稿日期：２００９ １１ ２４ 基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目（Ｎｏ．２００７ＡＡ０３Ｚ５０２） 喷射成形技术是把液态金属的雾化和雾化熔滴 的沉积自然结合起来，在一步冶金操作中完成，以最 少的工序，直接从液态金属制取具有快速凝固组织、 整体致密以及接近零件实际形状的高性能材料或半 成品坯件的技术．喷射成形工艺能够使合金中粗大 的组织发生破碎而细化为等轴状的微观组织，同时 可以增大合金元素的过饱和度、消除宏观偏析等，成 为替代传统制备技术的新材料制备技术 ［１４］．因此， 喷射成形技术对于冶金材料制备行业来讲，有着广 泛的适应性，是标志材料制备技术更新换代的一种 新型技术手段，在国际上，与半固态加工、薄板坯铸 轧一起被誉为 ２１世纪材料制备工艺发展的三大技 术之一，并被称为“未来材料制备技术之星” ［５７］． 近年来，随着工模具行业的迅速发展，工模具钢 的发展也极为迅速．由于工业生产技术的发展和不 断出现的新材料，工模具的工作条件日益苛刻，对工 模具钢的性能、品质和品种等方面不断地提出了新 的要求．为此，世界各国近年来都积极开发了具有 各种特性、适应不同性能要求的新型工模具钢．Ｈ１３ 钢是世界上普遍使用的强韧兼具的热作模具钢，具 有高的淬透性和抗热裂能力．广泛应用于热锻模、 热挤压模和有色金属压铸模． 由于 Ｈ１３钢被广泛应用，具有代表性，因此本 文以 Ｈ１３钢为研究对象，分别用传统铸造和喷射成 形技术制备 Ｈ１３钢，由于喷射成形的沉积坯会有一 些孔隙，因此对其进行锻造加工，得到更加致密的组 织，经过对喷射成形及其锻造加工的 Ｈ１３钢的组织 和性能的检测分析，并与传统工艺铸造和铸锻方法 犇犗犐牶牨牥牣牨牫牱牬牤犼牣犻狊狀牨牥牨牠牥牭牫狓牣牪牥牨牣牥牨牣牥牭