Jak dostosować twardość stali formierskiej H11 po odpuszczaniu?

Proces obróbki cieplnej stali narzędziowej H11 składa się z trzech głównych etapów: wyżarzania, hartowania i odpuszczania, przy czym szczegółowe parametry przedstawiono poniżej:

 I. Przebieg procesu obróbki cieplnej

Proces wyżarzania

Wyżarzanie izotermiczne: Podgrzać do 880°C, wygrzać, a następnie schłodzić do 750°C w celu obróbki izotermicznej. Na koniec schłodzić w piecu do ≤550°C przed chłodzeniem na powietrzu. Twardość po wyżarzeniu ≤230 HBW.
Wyżarzanie zmiękczające: Utrzymywanie temperatury 750–800°C, a następnie powolne chłodzenie w piecu, co pozwala na zmniejszenie twardości i ułatwienie obróbki skrawaniem.

Proces hartowania

Podgrzewanie wstępne: Dwuetapowe podgrzewanie wstępne (600–650℃ + 830–850℃), każde trwające 2 godziny w celu zminimalizowania naprężenia cieplnego.
Ogrzewanie i chłodzenie‌:
Temperatura hartowania: 1000–1050℃ (zwykle 1020–1030℃);
Metoda chłodzenia: chłodzenie olejowe lub przerywane hartowanie w temperaturze 500–550°C. Podczas chłodzenia olejowego części należy zdemontować w momencie pojawienia się dymu, ale przed zapłonem;
Twardość po hartowaniu: 54–57 HRC.

Proces hartowania

Zakres temperatur: 530–650℃ (konwencjonalnie 530–600℃), z ≥2 cyklami hartowania, każdy trwający ≥2 godziny;
Regulacja wydajności:
Hartowanie w temperaturze 530–560℃: Twardość 50–54 HRC;
Odpuszczanie w temperaturze 600℃: Znacznie zwiększa wytrzymałość (udarność +31,8%) i plastyczność (zmniejszenie powierzchni +177,2%);
Szczyt twardnienia wtórnego‌: Maksymalna twardość osiągana jest w temperaturze 500–550℃.

II. Krytyczne punkty kontroli

Szybkość chłodzenia: Chłodzenie olejem wymaga precyzyjnego doboru czasu, aby zapobiec pęknięciom lub nierównomiernej twardości; chłodzenie powietrzem jest odpowiednie dla dużych form, ponieważ minimalizuje odkształcenia.
Cykle odpuszczania: Obowiązkowo ≥2 cykle odpuszczania w celu całkowitego wyeliminowania austenitu szczątkowego i naprężeń hartowniczych.
Jednorodność temperatury: Duże formy wymagają dłuższego czasu moczenia, aby zapewnić całkowitą transformację rdzenia.

III. Techniki poprawy wydajności

Azotowanie‌: Azotowanie gazowe w temperaturze 525℃ zwiększa twardość powierzchni do 1250 HV, poprawiając odporność na zużycie.
Proces zoptymalizowany pod kątem wytrzymałości: Podwójne odpuszczanie w temperaturze 600℃ (moczenie przez 2,5 godziny) zwiększa zarówno wytrzymałość (wytrzymałość na rozciąganie +14,1%), jak i wytrzymałość.

IV. Kluczowe środki ostrożności

Unikaj zwiększania grubości ziarna: Temperatura hartowania nie może przekraczać 1050℃, aby zapobiec zmniejszeniu wytrzymałości na skutek wzrostu ziarna.
Odprężanie: Po obróbce mechanicznej wygrzewać w temperaturze 650°C przez 1 godzinę, a następnie powoli chłodzić, aby ograniczyć ryzyko odkształceń.
Jednorodność mikrostruktury: Materiały kute wymagają specjalistycznych procesów (np. opatentowanych metod) w celu optymalizacji rozkładu węglików.

Tabela parametrów szybkiego odniesienia

Zakres temperatur etapu Metoda chłodzenia Docelowa twardość/wydajność
Wyżarzanie 880℃→750℃ Piec chłodzony ≤550℃ ≤230 HBW
Hartowanie 1020–1030℃ Olej/Przerywane 54–57 HRC
1. temp. 540–600℃ Chłodzenie powietrzem 50–54 HRC
2. temp. 540–600℃ Chłodzenie powietrzem Eliminacja naprężeń szczątkowych

Uwaga: W przypadku podzespołów lotniczych (np. podwozia), dla których wymagana jest wysoka udarność, zaleca się dwukrotne odpuszczanie w temperaturze 600℃.