55H13热作模具钢焊接修复技术研究陈成阳1,2（1.长春工业大学，吉林长春130000；2.长春职业技术学院）摘要：H13热作模具钢是最具代表性的热作模具钢，应用十分广泛。介绍了H13钢，分析了H13模具钢中Cr、Mo、V等主要元素对H13焊接性能的影响，列举了电弧堆焊技术、热喷涂技术、激光丝焊修复技术、超塑性焊接技术在H13热作模具钢缺陷修复中的应用。关键词：H13热作模具钢；焊接；修复工艺；电弧堆焊技术；热喷涂技术；激光丝焊修复技术；超塑性焊接技术中图分类号：TG4文献标识码：A文章编号：11-5004(2017)01-0055-21H13钢简介热作模具的使用寿命关系到产品外观质量、尺寸精度、生产效率等。热作模具钢分为铬热作模具钢、钨热作模具钢和钼热作模具钢三种。H13钢是铬系热作模具钢，应用较广，代表性较强。由于H13钢中含有Cr、Mo、V等强化合金元素，所以在我国一般称之为4Cr5MoSiV1钢。H13钢具有较高的淬硬性和韧性，抗热裂性能和切削性能优良，耐磨性和抗脱碳性能中等。 H13因含碳量低，回火二次硬化能力差，最高工作温度为540℃，热处理变形较小。

2合金化作用对H13焊接性的影响H13是以Cr、Mo、V为主要强化元素的铬基热作模具钢，具有良好的韧性、高温强度和抗热疲劳性能，能承受高温条件下的拉伸、压缩、冲击载荷、磨损、氧化和循环温度变化等作用[1]。可采用焊接技术修复热作模具钢的局部裂纹、磨损等缺陷。在焊接过程中，H13钢基体材料及合金元素对其焊接性的影响如下： (1)C的作用。C能与合金元素中的碳化物形成元素结合形成合金碳化物，在回火时可引起H13基体的二次硬化。但C含量的增加，会导致焊缝金属结晶裂纹的倾向增加，焊接接头中也会出现冷裂纹。 (2)Cr的作用。 H13中较高的Cr含量，有利于增加熔敷金属的致密性、抗氧化和耐腐蚀性能，但也会导致焊接接头粗晶热影响区晶粒增大，熔合区组织不均匀，易出现淬硬组织，冲击韧性下降[2]。（3）Mo的影响。H13中Mo含量大约为1.2%，会增加材料的加工硬化倾向和裂纹敏感性，熔敷金属易因固溶强化而在熔合区形成淬硬组织，焊接时必须采取必要的保护工艺。（4）V的影响。H13中V的含量大约为0.4%～0.8%，加入有利于改变钢中碳化物的分布，但会略微增加材料的加工硬化倾向和裂纹敏感性。

3 H13热作模具钢焊接修复工艺H13热作模具的失效形式主要有模具型腔磨损及膨胀、裂纹、崩塌、疲劳及塑性变形等。焊接技术修复在热作模具修复中得到了广泛的应用。焊接技术以其操作灵活、适用范围广、修复周期短、成本低等特点，在模具失效修复过程中得到了广泛的应用。3.1电弧熔覆熔覆是指在模具表面沉积填充金属，以获得特定的表面性能和表面尺寸的工艺过程。熔覆修复技术可以修复型腔表面的孔洞、裂纹以及模具表面的冲蚀、磨损，但不适宜修复模具的微小热疲劳裂纹和轻微裂纹。熔覆包括手工电弧熔覆、钨极惰性气体电弧焊、等离子弧熔覆等。（1）手工电弧熔覆设备简单，操作灵活，适用于大多数生产环境，特别适合模具的现场即时修复。也适用于严重损坏模具的大面积、深焊。但这种修复方法生产效率低，焊接接头质量差异大，焊接热影响区宽，焊缝中残余应力大，易产生焊缝缺陷。手工电弧焊分为冷焊和热焊，冷焊不能用于修复H13热作模具钢，热焊可以。（2）钨极惰性气体保护焊，气体保护较好，焊缝美观，金属飞溅少，适用于修复形状复杂、质量性能要求高的小型热作模具，但由于其熔敷率低，导致修复率低。毛东华[3]采用焊接方法修复H13模具，修复组织过渡梯度小，不易产生裂纹，提高了模具的力学性能，延长了模具的使用寿命。

（3）等离子弧熔覆利用压缩电弧加热工件实现焊接，用于修复焊缝深宽比较大的模具失效形式。等离子弧熔覆可以降低模具失效变形和断裂的可能性，具有生产率高、成形性好的特点。 3.2 热喷涂技术 热喷涂技术是指利用热源将涂层材料熔化，然后高速喷射到模具失效区域形成修复层，从而实现模具的修复。涂层材料多为自溶性合金粉末，如Ni基粉末、Fe基粉末、Co基粉末等。热喷涂技术在机械制造和大型零件中应用广泛[4]。目前比较常见的喷涂技术有氧乙炔火焰喷涂技术和等离子喷涂技术。热喷涂形成的涂层与体结合为冶金结合，结合强度高。热喷涂过程对中小型零件会造成较大的热影响[5]。其中等离子喷涂的熔深最低。收稿日期：2016年12月作者简介：陈成阳，男，1984年出生，汉族，吉林磐石人，本科，讲师。主要研究方向：材料成形及控制工程。中国金属通报2017年1月