模具材料H13做定型在真空热处理环境中的可行性

寂静回声

问





答


H13钢的合金元素（如Cr、Mo、Si、V）在高温真空下的蒸气压不同：
铬（Cr）：蒸气压较低（例如在1000°C时约为10⁻⁶ Torr），但在高真空（<10⁻³ Torr）下仍可能微量挥发。
钼（Mo）：蒸气压较高（1000°C时约10⁻⁴ Torr），高温真空下易蒸发，可能沉积在镍钛丝表面。
硅（Si）：易形成氧化硅（SiO₂），在真空高温下可能分解为硅蒸气或微粒。
H13钢的合金元素挥发后，可能与镍钛丝表面发生反应（如形成脆性金属间化合物Ni₃Ti、TiC等），影响其形状记忆性能或生物相容性。


H13钢在热处理前若未彻底清除氧化皮或脱碳层，真空加热时会释放CO、CO₂或金属氧化物微粒。
模具加工或装配过程中残留的切削油、防锈剂等有机物，在真空下分解为碳氢化合物或碳颗粒。
若模具表面有石墨涂层或氮化层，在高温下可能分解或挥发。

在高温下，H13钢中的Fe、Cr可能与镍钛丝中的Ni/Ti发生扩散反应，形成脆性相（如Fe₂Ti、Cr₂Ti），尤其在接触应力集中区域更易发生。
在H13钢表面涂覆陶瓷涂层（如Al₂O₃、ZrO₂）或氮化物涂层（如TiN、CrN），隔绝合金元素挥发。
渗氮处理（如离子渗氮）：通过在模具表面形成致密氮化层（如CrN、Fe₄N），降低金属蒸气释放。
若定型温度超过600°C，可选用钼合金（蒸气压低，但成本高）或石墨模具（需注意石墨粉污染风险，需真空级高纯石墨）。

将真空度控制在10⁻³~10⁻² Torr范围内，避免过低真空（<10⁻⁴ Torr）加剧金属蒸气挥发。
定型温度尽量控制在550°C以下（H13钢回火温度上限），减少合金元素蒸发。

在真空炉内预处理模具，通过高温烘烤（如500°C保温1小时）去除表面油污和氧化物。
在真空热处理后，通入高纯氮气或氩气（纯度≥99.999%）作为冷却介质，避免二次氧化。