H13簡介
H熱作模具鋼，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T1299—2000。；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、抗沖擊工具鋼、冷模鋼、熱模鋼、無磁模鋼、塑料模鋼。
化學(xué)成分
C0.32~0.45，
Si0.80~1.20，
Mn0.20~0.50，
Cr4.75~5.50，
Mo1.10~1.75，
V0.80~1.20，
p≤0.030，
S≤0.030;
用途
H鍛模、熱擠壓模、精鍛模、鋁、銅及其合金壓鑄模。引進(jìn)美國的H13空淬硬化熱作模具鋼。引進(jìn)美國的H13空淬硬化熱作模具鋼。其性能、用途和4Cr5MoSiV鋼基本相同，但由于釩含量高，中溫(600度)性能比4Cr5MoSiV鋼是熱作模具鋼中廣泛使用的代表性鋼號。
特性
電渣重熔鋼具有磨性好，韌性弱，耐熱性好，強(qiáng)度和硬度高，耐磨韌性高，綜合力學(xué)性能好，抗回火穩(wěn)定性高。
硬度分析
淬火鋼的基體硬度取決于碳含量與淬火鋼硬度的關(guān)系曲線，H模具鋼淬火硬度為55HRC左右。對于工具鋼，鋼中的部分碳進(jìn)入鋼基體，導(dǎo)致固體溶解和強(qiáng)化。碳的另一部分與合金元素中的碳化物形成元素結(jié)合成合金碳化物。除少量殘留物外，合金碳化物還需要在淬火馬氏體基體上硬化兩次。因此，熱模鋼的性能取決于殘留合金碳化合物的均勻分布和回火馬氏體的組織。因此，鋼中的C含量不宜過低。
H13熱處理工藝
1.預(yù)熱處理 市場供應(yīng)H鋼、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)，加工良好，無需退火。但鍛造后，制造商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?！婊鼗饡r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，540~620℃范圍內(nèi)回火較好。
淬火加熱應(yīng)預(yù)熱兩次(600~6500℃，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)，但氮化溫度不應(yīng)高于回火溫度，以確保心臟強(qiáng)度不會降低，從而提高模具的使用壽命。
H眾所周知，鋼中碳含量的增加會提高鋼的強(qiáng)度。對于熱模鋼，它會提高高溫強(qiáng)度、熱硬度和耐磨性，但會降低其韌性。在工具鋼產(chǎn)品手冊中，學(xué)者們明顯證明了各種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邊界為0.4%。因此，要求人們在鋼合金化設(shè)計中遵循以下原則：在保持強(qiáng)度的前提下，盡量降低鋼的碳含量，提出鋼的抗拉強(qiáng)度為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)和1937.5MPa(51HRC時)。
查閱FORD和GM推薦公司信息TQ-1、Dievar和ADCC含量為0.39%.表1中列出了39%和0.38%的韌性指標(biāo)，其原因可見一斑。
在提高13鋼成分的基礎(chǔ)上，需要更高強(qiáng)度的熱作模具鋼Mo后面將討論碳含量或碳含量的增加。當(dāng)然，可以預(yù)測韌性和塑性會略有下降。
2.2 鉻： 鉻是合金工具鋼中最常見、最便宜的合金元素。H美國含有熱作模具鋼Cr量在2%~12%之間。我國合金工具鋼（GB/T1299)37個鋼號，除8CrSi和9Mn2V外都含有Cr。鉻對鋼的耐磨性、高溫強(qiáng)度、熱硬度、韌性和淬火性有很好的影響。在基體中溶解會顯著提高鋼的耐腐蝕性H13鋼中含Cr和Si致密氧化膜，提高鋼的抗氧化性。Cr對0.3C-1Mn分析鋼的回火性能，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；包括時Cr﹥550℃回火會產(chǎn)生二次硬化效果。熱作鋼模具鋼的添加量一般為5%鉻。
根據(jù)鉻含量，工具鋼中的鉻部分溶解在鋼中，另一部分與碳結(jié)合(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，還應(yīng)考慮合金元素的交互作用，Cr>3%[14]時，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)度和耐回火性[14]，這種交互作用提高了鋼的耐熱變形性。
鉻溶解鋼奧氏體，提高鋼的淬透性。Cr﹑Mn﹑Mo﹑Si﹑Ni都與Cr也是增加鋼淬透性的合金元素。人們習(xí)慣于用淬透因子來表。國內(nèi)現(xiàn)有數(shù)據(jù)[15]一般只適用于Grossmann等待信息，然后Moser和Legat基本淬透直徑由C含量和奧氏體晶粒度決定Dic計算合金鋼的理想臨界直徑，并確定淬火因子（見圖3）Di,也可從以下公式計算： Di=Dic×2.21Mn×1.40Si×2.13Cr×3.275Mo×1.47Ni (1) (1)公式中的合金元素以質(zhì)量百分比表示。人們這樣對待它Cr﹑Mn﹑Mo﹑Si和Ni對鋼淬透性的影響有相當(dāng)清晰的半定量理解。人們這樣對待它Cr﹑Mn﹑Mo﹑Si和Ni對鋼淬透性的影響有相當(dāng)清晰的半定量理解。
Cr它及其對鋼共析點的影響Mn大致相似，鉻含量約為5%，分析點C含量降至0.5%Si﹑W﹑Mo﹑V﹑Ti添加顯著降低了共析點的C含量。因此，我們可以知道熱模鋼和高速鋼是過分析鋼。奧氏體化后組織和最終組織中的合金碳化物含量降低了共析C含量。
鋼中合金C化物的行為與其自身的穩(wěn)定性有關(guān)。事實上，D電子外殼層和S電子外殼層的電子缺陷[17]是合金C化物的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。碳和金屬元素的原子半徑比下降rc/rm合金C化合物由間隙相對間隙化合物變化，C降低化學(xué)物質(zhì)的穩(wěn)定性、相應(yīng)的熔化溫度和A中的溶解溫度、產(chǎn)生自由能的絕對值和相應(yīng)的硬度值。面心立方點陣VC碳化物穩(wěn)定性高，約9000~9500℃溫度開始溶解，1.1萬℃大量溶解(溶解終結(jié)溫度為1413)℃）[17]；500~700℃回火過程中沉淀，不易聚集生長，可作為鋼的強(qiáng)化階段。中等碳化物形成元素W 、Mo形成的M2C和MC 碳化物排列密集，六方點陣簡單，穩(wěn)定性差，硬度、熔點、溶解溫度高，仍可作為500~650℃范圍內(nèi)應(yīng)用鋼筋。M23C6(如Cr23C立方點陣復(fù)雜，穩(wěn)定性差，熔點和溶解溫度低(1090)℃溶解在A中)，只有少數(shù)耐熱鋼經(jīng)過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)定性差，和Fe3C碳化物易溶解沉淀，聚集生長速度快，一般不能用作高溫強(qiáng)化相[17]。
我們?nèi)詮腇e-Cr-C三元相圖可以簡單理解H13鋼中的合金碳化物相。Fe-Cr-C系700℃[18~20]和870℃[9]三元等溫截面圖，含0.4%C鋼中,隨Cr量會增加（FeCr）3C（M3C）和（CrFe）7C3(M7C3)型合金碳化物。注意870℃只包含在圖中Cr量大于11%才會出現(xiàn)M23C6)。另外根據(jù)Fe-Cr-C三元系在5%Cr當(dāng)時的垂直截面是0.40%C退火鋼α相(約1%固溶)Cr）和（CrFe）7C3合金C化物。加熱到791℃以上形成奧氏體A和進(jìn)入（α A M7C三相區(qū)，795℃左右進(jìn)入（A M7C3)兩相區(qū)約970℃時,（CrFe）7C消失，進(jìn)入單相A區(qū)。當(dāng)基體含有C時﹤0.33%時,在793℃左右才存在（M7C3 M23C6和A）七九六三相區(qū)℃進(jìn)入（A M7C3）區(qū)（0.30%C以后一直保持到液相。鋼中殘留物M7C防止A晶粒生長。Nilson提出1.5%C-13%Cr成分合金，不穩(wěn)定（CrFe）23C6不形成[20]。當(dāng)然，單以Fe-Cr-C考慮到合金元素的影響，三元分析會有一些偏差。
