淬火与分配对H13热作模具钢微观结构演变及热疲劳行为的协同效应

H13热作模具钢广泛应用于高温成形领域，但传统的淬火和回火通常会产生粗大的回火马氏体结构，热疲劳抗力有限。本研究系统地探讨了淬火与分配（Q&P）处理对H13钢的微观结构、力学性能和热疲劳行为的影响，结合硬度和冲击试验，并进行XRD、SEM、EBSD和TEM分析。Q&P处理生成了精细的多相微观结构，由初生马氏体（M1）、次生马氏体（M2）、保留奥氏体（RA）和分散碳化物组成。来自过饱和马氏体的碳向周围的奥氏体分配，有效地稳定了RA，在优化条件下保留奥氏体的比例达到17.8%。淬火温度对M1/M2比和马氏体形态有显著影响，而分配过程主要调节碳的重新分布和RA的稳定性。在研究条件中，淬火至200°C后在400°C分配30分钟提供了最佳的性能平衡，硬度为55.9 HRC，吸收的冲击能量为205 J。与常规淬火和回火钢材相比，Q&P处理的样品在热疲劳裂纹抗力方面明显改善，循环热加载后裂纹长度和裂纹密度减小。这一改善归因于精细的马氏体亚结构、类膜状RA的存在以及细小碳化物的更均匀分布，这三者共同缓解了应力集中，增强了裂纹偏转，并抑制氧化辅助的裂纹扩展。