H13鋼,主要用作熱鍛壓模、熱擠壓模和鋁合金壓鑄模,是國內外應用最廣的熱作模具鋼種之一。在服役狀態(tài)下,模具在高溫下承受強烈的各向沖擊載荷,往往因鋼材的強度和韌性不夠,尤其是橫向韌性不夠,造成型腔邊緣或局部塌陷、斷裂而早期失效。
國內H13鋼常用的冶煉方法有電爐冶煉+電渣重熔和電爐冶煉+爐外真空精煉。電渣冶煉對控制H13鋼潔凈度、組織均勻性等具有很重要的作用,是生產高品質H13鋼的重要環(huán)節(jié)。相對而言,電爐冶煉成本較低,并且采用LF+VD等精煉方法也能生產出S、P含量較低(≤0.003%S、≤0.015%P)的H13鋼。國內生產實踐證明,采用電爐冶煉生產的H13鋼橫向韌性較低,不能達到NADCA#207-2003《北美模鑄協(xié)會H13顯微組織評級圖》標準。而國外部分先進特殊鋼廠使用電爐冶煉也能生產出橫向韌性較高的H13鋼。因此,需要對電渣及電爐冶煉的H13鋼進行對比研究,但國內鮮有報道。
對比研究了H13電爐鋼和電渣鋼的組織和性能。得出的結論是:由于冶煉的方法不同,H13電爐鋼與電渣鋼相比,電爐鋼致密性差,純凈度較低;退火態(tài)帶狀偏析嚴重,退火組織不均勻;較多液析碳化物經過淬、回火后未發(fā)生變化;在沖擊試驗中,鏈狀液析碳化物聚集的地方易產生開裂,斷口上表現為橫向條紋,導致韌性較低。