H13是熱作模具鋼，履行尺度GB/T1299—2000。；商標(biāo)4Cr5MoSiV1；合金模具鋼簡稱合工鋼，是在碳工鋼的基礎(chǔ)上參加合金元素而組成的鋼種。此中合工鋼包含：量具刃具用鋼、耐打擊對象用鋼、冷作模具鋼、熱作模具鋼、無磁模具鋼、塑料模具鋼。

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；

H13模具鋼用于制作打擊載荷大的鍛模，熱擠壓模，精鍛模；鋁、銅及其合金壓鑄模。

系引進(jìn)美國的H13空淬軟化熱作模具鋼。其機(jī)能、用處和4Cr5MoSiV鋼根本雷同，但因其釩含量高一些，故中溫（600度）機(jī)能比4Cr5MoSiV鋼要好，是熱作模具鋼中用處很廣泛的一種代表性鋼號。

H13模具鋼板　寬度（210-610）*厚度（6-80）　熱軋

H13模具鋼管　外徑（6-219）*壁厚（0.5-25）

H13模具鋼錠　電渣錠0.35T　0.5T　0.75T　1.0T

1.5T 1.8T 2.0T 2.2T 2.8T （3.0-8.0）T

（交貨狀況：布氏硬度HBW10/3000（小于即是235））

淬火：790度±15度預(yù)熱

1000度（鹽?。┗?010度（爐控氛圍）±6度加熱

保溫5~15min空冷

550度±6度回火退火、熱加工；

電渣重熔鋼，該鋼具備高的淬透性和抗熱裂才能，該鋼含有較高含量的碳和釩，耐磨性好，韌性絕對有所削弱，具備良好的耐熱性，在較低溫度時(shí)具備較好的強(qiáng)度和硬度，高的耐磨性和韌性，精良的綜合力學(xué)機(jī)能和較高的抗回火穩(wěn)定性。

鋼中含碳量決議淬火鋼的基體硬度，按鋼中含碳量與淬火鋼硬度的干系曲線能夠曉得,H13模具鋼淬火硬度在55HRC閣下。對對象鋼而言，鋼中的碳一部分進(jìn)入鋼的基體中惹起固溶強(qiáng)化。別的一部分碳將和合金元素中的碳化物組成元素聯(lián)分解合金碳化物。對熱作模具鋼,這類合金碳化物除大批殘留的之外，還請求它在回火進(jìn)程當(dāng)中在淬火馬氏體基體上彌散析出產(chǎn)生兩次軟化征象。從而由平均散布的殘留合金碳化合物和回火馬氏體的構(gòu)造來決議熱作模具鋼的機(jī)能。因而可知，鋼中的含C量不克不及過低。

1.事后熱處理 市場上供給的H13鋼鋼材和模坯，在鋼廠都已作好退火熱處理，包管了具備良好的金相構(gòu)造，恰當(dāng)?shù)挠捕龋己玫募庸ば?，無需再停止退火。但制作廠停止改鍛后破壞了本來的構(gòu)造和機(jī)能，增長了鑄造應(yīng)力，必需停止從新退火。

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℃閣下出爐。

2.淬火及回火 請求韌性好的模具淬火工藝標(biāo)準(zhǔn)：加熱溫度1020～1050℃，油冷或空冷，硬度54～58HRC；請求熱硬性為主的模具淬火工藝標(biāo)準(zhǔn)、加熱溫度1050～1080℃，油冷，硬度56～58HRC。

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

回火應(yīng)停止兩次。在500℃回火時(shí)，呈現(xiàn)回火二次軟化峰，回火硬度最高，峰值在55HRC閣下，但韌性最差。是以，回火工藝應(yīng)避開500℃閣下為好。依據(jù)模具的應(yīng)用必要，在540～620℃規(guī)模內(nèi)回火較好。

淬火加熱應(yīng)停止兩次預(yù)熱（600～650℃，800～850℃），以削減加熱進(jìn)程產(chǎn)生熱應(yīng)力。

3.化學(xué)熱處理 H13鋼若停止氣體滲氮或氮碳共滲可以使模具進(jìn)一步強(qiáng)化，但其氮化溫度不該高于回火溫度，以包管心部強(qiáng)度不低落，從而進(jìn)步模具的應(yīng)用壽命。

H13鋼是C-Cr-Mo-Si-V型鋼,在世界上的利用極端廣泛,同時(shí)列國很多學(xué)者對它停止了廣泛的研討,并在探討化學(xué)身分的改良。鋼的利用廣泛和具備精良的特征,主要由鋼的化學(xué)身分決議的。固然鋼中雜質(zhì)元素必需低落,有資料注解,當(dāng)Rm在1550MPa時(shí),資料含硫量由0.005%降到0.003%,會使打擊韌度進(jìn)步約13J。非常明顯,NADCA 207-2003尺度就劃定:優(yōu)級(premium)H13鋼含硫量小于0.005%,而超等(superior)的應(yīng)小于0.003%S和0.015%P。下面臨H13鋼的身分加以闡發(fā)。

碳：美國AISI H13，UNS T20813，ASTM（最新版）的H13和FED QQ-T-570的H13鋼的含碳量都劃定為（0.32~0.45）%，是一切H13鋼中含碳量規(guī)模最寬的。德國X40CrMoV5-1和1.2344的含碳量為（0.37~0.43）%，含碳量規(guī)模較窄，德國DIN17350中另有X38CrMoV5-1的含碳量為（0.36~0.42）%。日本SKD 61的含碳量為（0.32~0.42）%。我國GB/T 1299和YB/T 094中4Cr5MoSiV1和SM 4Cr5MoSiV1的含碳量為（0.32~0.42）%和（0.32~0.45）%，分離與SKD61和AISI H13雷同。分外要指出的是：北美壓鑄協(xié)會NADCA 207-90、207-97和207-2003尺度中對H13鋼的含碳量都劃定為（0.37~0.42）%。

含5%Cr的H13鋼應(yīng)具備高的韌度，故其含C量應(yīng)堅(jiān)持在組成大批合金C化物的水平上。Woodyatt 和Krauss指出在870℃的Fe-Cr-C三元相圖上,H13鋼的地位在奧氏體A和（A+M3C+M7C3）三相區(qū)的接壤地位處較好。響應(yīng)的含C量約0.4%。圖上還標(biāo)出增長C或Cr量使M7C3量增多,具備更高耐磨機(jī)能的A2和D2鋼以作比擬。別的重要的是,堅(jiān)持絕對較低的含C量是使鋼的Ms點(diǎn)取于絕對較高的溫度水平(H13鋼的Ms同樣平常資料先容為340℃閣下)，使該鋼在淬冷至室溫時(shí)得到以馬氏體為主加大批殘存A和殘留平均散布的合金C化物構(gòu)造，并經(jīng)回火后得到平均的回火馬氏體構(gòu)造。防止使過量殘存奧氏體在事情溫度下產(chǎn)生改變影響工件的事情機(jī)能或變形。這些大批殘存奧氏體在淬火以后的兩次或三次回火進(jìn)程當(dāng)中應(yīng)予以改變完備。這兒趁便指出，H13鋼淬火后得到的馬氏體構(gòu)造為板條M+大批片狀M+大批殘存A。經(jīng)回火后在板條狀M上析出的很細(xì)的合金碳化物，海內(nèi)學(xué)者也作了必定事情。

家喻戶曉，鋼中增長碳含量將進(jìn)步鋼的強(qiáng)度，對熱作模具鋼而言，會使低溫強(qiáng)度、熱態(tài)硬度和耐磨損性進(jìn)步，但會招致其韌度的低落。學(xué)者在對象鋼產(chǎn)物手冊文獻(xiàn)中將各種H型鋼的機(jī)能比擬很明顯證明了這個(gè)概念。平日覺得招致鋼塑性和韌度低落的含碳量邊界為0.4%。為此請求人們在鋼合金化設(shè)計(jì)時(shí)遵守下述準(zhǔn)則:在堅(jiān)持強(qiáng)度前提下要盡量低落鋼的含碳量,有資料已提出:在鋼抗拉強(qiáng)度達(dá)1550MPa以上時(shí),含C量在0.3%-0.4%為好。H13鋼的強(qiáng)度Rm，有文獻(xiàn)先容為1503.1MPa(46HRC時(shí))和1937.5MPa(51HRC時(shí))。

查閱FORD和GM公司資料保舉的TQ-1、Dievar和ADC3等鋼中的含C量都為0.39%和0.38%等，響應(yīng)的韌度目標(biāo)等列于表1，其來由可由此管窺所及。

對請求更高強(qiáng)度的熱作模具鋼，采用的辦法是在H13鋼身分的基礎(chǔ)上進(jìn)步Mo含量或進(jìn)步含碳量，這將在后面還會論及，固然韌度和塑性的略為低落是能夠預(yù)感的。

2.2 鉻： 鉻是合金對象鋼中最廣泛含有的和價(jià)廉的合金元素。在美國H型熱作模具鋼中含Cr量在2%~12%規(guī)模。在我國合金對象鋼（GB/T1299）的37個(gè)鋼號中,除8CrSi和9Mn2V外都含有Cr。鉻對鋼的耐磨損性、低溫強(qiáng)度、熱態(tài)硬度、韌度和淬透性都有無利的影響，同時(shí)它溶入基體中會明顯改良鋼的耐蝕機(jī)能，在H13鋼中含Cr和Si會使氧化膜致密來進(jìn)步鋼的抗氧化性。再則以Cr對0.3C-1Mn鋼回火機(jī)能的感化來闡發(fā)，參加﹤6% Cr對進(jìn)步鋼回火抗力是無利的，但未能組成二次軟化；當(dāng)含Cr﹥6%的鋼淬火后在550℃回火會呈現(xiàn)二次軟化效應(yīng)。人們對熱作鋼模具鋼同樣平常選5%鉻的參加量。

對象鋼中的鉻一部分溶入鋼中起固溶強(qiáng)化感化，另一部分與碳聯(lián)合,按含鉻量高下以(FeCr)3C、(FeCr)7C3和M23C6情勢存在，從而來影響鋼的機(jī)能。別的還要斟酌合金元素的交互感化影響，如當(dāng)鋼中含鉻、鉬和釩時(shí)，Cr>3%^[14]時(shí)，Cr能阻攔V4C3的天生和推延Mo2C的共格析出，V4C3和Mo2C是進(jìn)步鋼材的低溫強(qiáng)度和抗回火性的強(qiáng)化相^[14]，這類交互感化進(jìn)步該鋼耐熱變形機(jī)能。

鉻溶入鋼奧氏體中增長鋼的淬透性。Cr﹑Mn﹑Mo﹑Si﹑Ni都與Cr同樣是增長鋼淬透性的合金元素。人們習(xí)習(xí)用淬透性因子加以表征,同樣平常海內(nèi)現(xiàn)有資料[15]還只利用Grossmann等的資料,起初Moser和Legat[16,22]的更進(jìn)一步事情提出由含C量和奧氏體晶粒度決議根本淬透性直徑Dic和合金元素含量確定的淬透性因子(示于圖3中)來盤算合金鋼的抱負(fù)臨界直徑Di,也可從下式作近似盤算: 　Di=Dic×2.21Mn×1.40Si×2.13Cr×3.275Mo×1.47Ni (1) 　(1)式中各合金元素以品質(zhì)百分?jǐn)?shù)表現(xiàn)。由該式，人們對Cr﹑Mn﹑Mo﹑Si和Ni元素影響鋼淬透性有相稱明白的半定量懂得。

Cr對鋼共析點(diǎn)的影響，它和Mn大抵類似，在約5%的含鉻量時(shí)，共析點(diǎn)的含C量降到0.5%閣下。別的Si﹑W﹑Mo﹑V﹑Ti的參加更明顯低落共析點(diǎn)含C量。為此能夠曉得：熱作模具鋼和高速鋼同樣屬于過共析鋼。共析含C量的低落，將增長奧氏體化后構(gòu)造中和末了構(gòu)造中的合金碳化物含量。

鋼中合金C化物的行動與其本身的穩(wěn)定性無關(guān)，實(shí)際上，合金C化物的布局、穩(wěn)定性與響應(yīng)C化物組成元素的d電子殼層和S電子殼層的電子完善水平相干[17]。跟著電子完善水平降低，金屬原子半徑隨之減小，碳和金屬元素的原子半徑比rc/rm增長，合金C化物由間隙相向間隙化合物變更，C化物的穩(wěn)定性削弱，其響應(yīng)融化溫度和在A中消融溫度低落，其天生自在能的絕對值減小，響應(yīng)的硬度值降低。具備面心立方點(diǎn)陣的VC碳化物，穩(wěn)定性高，約在900~950℃溫度開端消融，在1100℃以上開端大批消融（消融閉幕溫度為1413℃）[17]；它在500~700℃回火進(jìn)程當(dāng)中析出，不容易湊集長大，能作為鋼中強(qiáng)化相。中等碳化物組成元素W 、Mo組成的M2C和MC 碳化物具備密排和簡略六方點(diǎn)陣，它們的穩(wěn)定性較差些，亦具較高的硬度、熔點(diǎn)和消融溫度，仍可作為在500~650℃規(guī)模應(yīng)用鋼的強(qiáng)化相。M23C6(如Cr23C6等)具備繁雜立方點(diǎn)陣，穩(wěn)定性更差，聯(lián)合強(qiáng)度較弱，熔點(diǎn)和消融溫度較低（在1090℃溶入A中），只要在多數(shù)耐熱鋼中經(jīng)綜合合金化后才有較高穩(wěn)定性（如（CrFeMoW）23C6,可作為強(qiáng)化相。具備繁雜六方布局的M7C3(如Cr7C3、 Fe4Cr3C3或Fe2Cr5C3)的穩(wěn)定性更差，它和Fe3C類碳化物同樣很易消融和析出，具備較大的湊集長大速率，同樣平常不克不及作為低溫強(qiáng)化相[17]。