The effect of quenching/double quenching and tempering heat treatment cycles on the microstructure, impact energy and hardness of AISI H13 tool steel

In this study, microstructure modifications of AISI H13 steel were studied with different heat treatments such as conventional quenching, quenching + tempering/double tempering and double quenching + tempering/double tempering. Carbide volume ratio analyses were performed. The XRD analysis was used to determine the type of carbide, the average crystallite size, and the dislocation density in the samples. Charpy impact tests were performed. The hardness values of the samples were measured with the Rockwell C scale. The presence of MC, M23C6, and M7C3 type carbides was determined in the microstructures. Heat treatment cycles caused a high dislocation density in martensite laths. The dislocation density of martensite laths decreased with double quenching. The tempering process caused the formation of fine carbide particles in the microstructure. In addition, tempering processes gave rise to an increase in the volume ratio of M23C6-type strip carbides. The length/width ratio of the strip-type carbides increased with the effect of double tempering. As a result of the applied heat treatments, the impact energies of the samples decreased. The tempering process caused a secondary hardening of the samples. While the double quenching process increased the impact energy value by approximately 2%, it caused a decrease in hardness by 24%. Dans cette etude, on a etudie les modifications de la microstructure de l'acier AISI H13 avec differents traitements thermiques tels que la trempe conventionnelle, la trempe+revenu/revenu double et la trempe double+revenu/revenu double. On a examine les microstructures des echantillons au microscope optique et au microscope electronique a balayage. On a effectue des analyses du rapport volumique du carbure a l'aide du logiciel Dewinter Material Plus. On a utilise l'analyse XRD pour determiner le type de carbure, la taille moyenne des cristallites et la densite de dislocation dans les echantillons. On a effectue des essais de resilience Charpy sur les echantillons. On a mesure les valeurs de durete des echantillons avec l'echelle Rockwell C. On a determine la presence de carbures de type MC, M23C6 et M7C3 dans les microstructures des echantillons. Les cycles de traitement thermique ont entraine une densite de dislocations elevee dans la martensite massive. La densite de dislocations de la martensite massive a diminue avec la trempe double. Le procede de revenu a entraine la formation de fines particules de carbure dans la microstructure. De plus, les procedes de revenu ont donne naissance a une augmentation du rapport volumique des carbures lamellaires de type M23C6. Le rapport longueur/largeur des carbures de type lamellaire a augmente avec l'effet du revenu double. En consequence des traitements thermiques appliques, les energies de choc des echantillons ont diminue. Le procede de revenu a entraine un durcissement secondaire des echantillons. Alors que le procede de trempe double a augmente la valeur de l'energie de choc d'environ 2%, il a entraine une diminution de la durete de 24%.