热处理状态对H13模具钢渗氮层的影响

H13(4Cr5MoSiV1)钢具有较高的韧性和优良的耐冷热疲劳性能，是一种强韧兼备且质优价廉的工模具钢。为提高工模具表面硬度、耐蚀、抗粘结等性能，生产中通常需进行表面氮化处理，在保持工模具芯部原有强度与韧性的同时有效地提高模具的表面强度。

对H13模具钢的渗氮处理已有很多研究报道，但实际生产中仍然存在一些技术问题。通常，为了获得渗氮处理后模具芯部与表层性能良好的匹配，渗氮处理前应对该模具钢进行适当的热处理，一般的热处理工艺是淬火+两次回火，但也有人提出淬火+一次回火的处理工艺，对于某些大型模具甚至采用淬火+三次回火的处理；而渗氮处理过程本身也相当于一次回火处理，对渗氮层将产生明显的影响；甚至渗氮前只进行淬火处理也可使模具表面渗层获得足够高的硬度。关于这种渗氮前工模具的热处理状态对渗氮后渗层的组织与性能的影响规律及机理，一直缺乏系统深入的研究，而这些因素将直接影响实际生产成本与生产效率。

为此，通过系统的试验，综合比较和分析了渗氮前的淬火、淬火+一次回火、淬火+两次回火及淬火+三次回火四种不同热处理状态对H13模具钢渗氮后的表面渗层组织与力学性能的影响规律，为实际生产工艺的制定提供参考。

结论:

(1)淬火态H13钢渗氮后，表面没有出现常规的白亮层和扩散层，表层到芯部的硬度均在HV980左右。三种调质态H13钢渗氮后，渗氮层的厚度都约为0.24mm,其中化合物层厚度依次为:6、10、11μm。表面硬度均约为HV950。化合物层由ε相(Fe2N)、γ′相和Fe3O4构成，扩散层由α2Fe、ε相(Fe3N)、CrN和γ′相构成，但各相含量有一定差别。

(2)H13钢的淬火+二次回火或淬火+三次回火试样渗氮后，表面化合物层结构致密，几乎没有针状组织，扩散层中有少量脉络状氮化物。因而综合比较几种热处理态渗氮试样的化合物层及整个渗氮层厚度、渗氮层硬度及其向芯部的过渡情况、渗层致密性及其缺陷，H13钢的淬火+二次回火或淬火+三次回火试样渗氮后的表面性能较佳。