H13:是熱作模具鋼。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T1299—2000。 統(tǒng)一數(shù)字代號A20502；牌號4Cr5MoSiV1.合金工具鋼，簡稱合工鋼，是在碳工鋼的基礎(chǔ)上加入合金元素形成的鋼種。

合工鋼包括：量具刃鋼、耐沖擊工具鋼、冷模鋼、熱模鋼、無磁模鋼、塑料模鋼。

C：0.32~0.45，

Si：0.80~1.20，

Mn：0.20~0.50，

Cr：4.75~5.50，

Mo：1.10~1.75，

V：0.80~1.20，

p≤0.030，

S≤0.030；

1.市場提前熱處理供應(yīng)H13鋼和模坯，鋼廠已進(jìn)行退火熱處理，確保金相組織良好，硬度適當(dāng)，加工性好，無需退火。但改鍛后，廠家破壞了原有的組織和性能，增加了鍛造應(yīng)力，必須重新退火。

等溫球化退火工藝為860~890℃加熱保溫2h，降溫到740～760℃等溫4h，爐冷到500℃左右出爐。

二、淬火及回火 模具淬火工藝規(guī)范：加熱溫度為1020~1050℃，油冷或空冷，硬度54~58HRC；模具淬火工藝規(guī)范要求熱硬度為主，加熱溫度為1050~1080℃，油冷，硬度56~58HRC。

回火溫度為530~560℃，硬度48～52HRC；回火溫度560～580℃；硬度47～49HRC。

回火應(yīng)進(jìn)行兩次。℃回火時(shí)，出現(xiàn)回火二次硬化峰，回火硬度最高，峰值55HRC但韌性最差。因此，回火工藝應(yīng)避免500℃左右為宜。根據(jù)模具的使用需要，在540~620℃范圍內(nèi)回火較好。

淬火加熱應(yīng)預(yù)熱兩次(600~650℃，800～850℃），減少加熱過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力。

3.化學(xué)熱處理 H如果進(jìn)行氣體滲氮或氮碳共滲，模具可以進(jìn)一步加強(qiáng)，但氮化溫度不得高于回火溫度，以保證心臟強(qiáng)度不降低，從而提高模具的使用壽命。

電渣重容鋼，具有高淬火和耐熱裂紋能力，碳和釩含量高，耐磨性好，韌性相對較弱，耐熱性好，強(qiáng)度和硬度高，耐磨韌性高，綜合力學(xué)性能優(yōu)異，抗回火穩(wěn)定性高。

淬火鋼的基體硬度由鋼的碳含量決定，根據(jù)鋼中碳含量與淬火鋼硬度的關(guān)系曲線，H13鋼的淬火硬度為55HRC左右。

對于工具鋼，鋼中的部分碳進(jìn)入鋼的基體，導(dǎo)致固溶性強(qiáng)化。另一部分碳將與合金元素中的碳化物形成元素結(jié)合成合金碳化物。對于熱作模具鋼，該合金碳化物除少量殘留外，還需要在淬火馬氏體基體上進(jìn)行兩次硬化。因此，熱作模具鋼的性能由殘留合金碳化合物的均勻分布和回火馬氏體的組織決定。鋼的C含量不宜過低。

化學(xué)元素對H13性能的影響

碳：美國AISI H13，UNS T20813，ASTM(最新版)H13和FED -T-570的H13鋼的碳含量規(guī)定為(0.32~0.45%，是全部H13鋼含碳量最廣。X40CrMoV5-1和1.2344含碳量為(0.37~0.43）%，德國量范圍窄，德國DIN17350中還有X38CrMoV5-1的碳含量為(0.36~0.42）%。日本SKD 61含碳量為(0.32~0.42）%。我國GB/T 1299和YB/T 094中4Cr5MoSiV1和SM 4Cr5MoSiV含碳量為(0.32~0.42）%和（0.32~0.45）%，分別與SKD61和AISI H13相同。

特別是北美壓鑄協(xié)會NADCA 207-90，207-97，207-2003標(biāo)準(zhǔn)H13鋼的碳含量規(guī)定為(0.37~0.42）%。含5%Cr的H13鋼應(yīng)具有較高的韌性，因此其含C量應(yīng)保持在形成少量合金C化物的水平

所周知，增加鋼中的碳含量會提高鋼的強(qiáng)度。對于熱模具鋼，它會提高高溫強(qiáng)度、熱硬度和耐磨性，但會降低其韌性。學(xué)者們在工具鋼產(chǎn)品手冊中明顯證明了各種H型鋼的性能。一般認(rèn)為，導(dǎo)致鋼塑性和韌性降低的碳含量限制為0.4%。為此要求人們在鋼合金化設(shè)計(jì)時(shí)遵循下述原則:在保持強(qiáng)度前提下要盡可能降低鋼的含碳量,提出鋼抗拉強(qiáng)度達(dá)到1550MPaC含量在0以上.3%-0.4%為宜。H13鋼的強(qiáng)度Rm，文獻(xiàn)介紹1503.1MPa(46HRC時(shí))和1937.5MPa(51HRC時(shí))。

對于需要更高強(qiáng)度的熱作模具鋼，采用的方法是H在提高13鋼成分的基礎(chǔ)上Mo以后還會討論含量或提高含碳量，當(dāng)然，可以預(yù)測韌性和塑性的略有降低。

鉻： 鉻是合金工具鋼中最常見、最便宜的合金元素。H型熱作模具鋼在美國含有Cr量在2%~12%的范圍。我國合金工具鋼（GB/T1299)37個(gè)鋼號中，除8CrSi和9Mn2V外都含有Cr。鉻有利于鋼的耐磨性、高溫強(qiáng)度、熱硬度、韌性和淬透性，同時(shí)，在基體中溶解會顯著提高鋼的耐腐蝕性H13鋼中含Cr和Si會使氧化膜致密，提高鋼的抗氧化性。Cr對0.3C-1Mn分析鋼回火性能的作用，添加﹤6% Cr有利于提高鋼的回火阻力，但不能構(gòu)成二次硬化；當(dāng)含有Cr﹥550℃回火會出現(xiàn)二次硬化效應(yīng)。人們對熱作鋼模具鋼一般選5%鉻的加入量。

工具鋼中的鉻部分溶解在鋼中起固溶強(qiáng)化作用，另一部分與碳結(jié)合，根據(jù)鉻含量(FeCr)3C、(FeCr)7C3和M23C6形式存在，從而影響鋼的性能。此外，當(dāng)鋼中含有鉻、鉬和釩時(shí)，還應(yīng)考慮合金元素的交互作用，Cr>3%^[14]時(shí)，Cr能阻止V4C3.生成和延遲Mo2C共格析出，V4C3和Mo2C提高鋼的高溫強(qiáng)度和抗回火性^[14]，這種交互作用提高了鋼的耐熱變形性。

鉻溶入鋼奧氏體，增加鋼的淬透性。Cr﹑Mn﹑Mo﹑Si﹑Ni都與Cr也是增加鋼淬透性的合金元素。

Cr它及其對鋼共析點(diǎn)的影響Mn大致相似，當(dāng)含鉻量約為5%時(shí)，共析點(diǎn)的C含量降至0.5%左右Si﹑W﹑Mo﹑V﹑Ti加入顯著降低了共析點(diǎn)的C含量。因此，可以知道熱作模具鋼和高速鋼一樣屬于過分析鋼。降低C含量，奧氏體化后組織中和最終組織中的合金碳化物含量將增加。

鋼中合金C化物的行為與其自身的穩(wěn)定性有關(guān)。事實(shí)上，合金C化物的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性與相應(yīng)C化物形成元素的D電子外殼和S電子外殼的電子缺乏程度有關(guān)。隨著電子缺乏程度的下降，金屬原子半徑減小，碳和金屬元素的原子半徑比rc/rm合金C化物由間隙相對間隙化合物變化，C降低了化學(xué)物質(zhì)的穩(wěn)定性，降低了相應(yīng)的熔化溫度和A中的溶解溫度，降低了產(chǎn)生自由能的絕對值，降低了相應(yīng)的硬度值。面心立方點(diǎn)陣VC碳化物穩(wěn)定性高，約9000~950℃溫度開始溶解，11000℃大量溶解開始(溶解終結(jié)溫度為1413)℃）；它在500~700℃回火過程中沉淀，不易聚集生長，可作為鋼中的強(qiáng)化相。中等碳化物形成元素W 、Mo形成的M2C和MC 碳化物有密排和簡單的六方點(diǎn)陣，它們的穩(wěn)定性較差，硬度、熔點(diǎn)和溶解溫度也較高，仍可用于500~650℃鋼的強(qiáng)化相用于范圍。M23C6(如Cr23C6等)立方點(diǎn)陣復(fù)雜，穩(wěn)定性差，結(jié)合強(qiáng)度弱，熔點(diǎn)和溶解溫度低(1090℃溶解在A中)，只有少數(shù)耐熱鋼經(jīng)綜合金化后才具有較高的穩(wěn)定性(如（CrFeMoW）23C6.可作為強(qiáng)化相。六方結(jié)構(gòu)復(fù)雜M7C3(如Cr7C3、 Fe4Cr3C3或Fe2Cr5C3)穩(wěn)定性較差，它和Fe3C碳化物易溶解沉淀，聚集生長速度大，一般不能作為高溫強(qiáng)化相。

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