H13我们必须知道模具钢的性能!,(H13我们必须知道模具钢的性能！)

　　H13简介

　　H热作模具钢，执行标准GB/T1299—2000。；牌号4Cr5MoSiV1.合金工具钢，简称合工钢，是在碳工钢的基础上加入合金元素形成的钢种。合工钢包括：量具刃钢、抗冲击工具钢、冷模钢、热模钢、无磁模钢、塑料模钢。

　　化学成分

　　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锻模、热挤压模、精锻模、铝、铜及其合金压铸模。引进美国H13热模钢空淬硬化。引进美国H13热模钢空淬硬化。其性能、用途和用途4Cr5MoSiV钢基本相同，但由于钒含量高，中温(600度)的性能比为4Cr5MoSiV钢是热作模具钢中广泛使用的代表性钢号。

　　特性

　　电渣重熔钢耐热裂纹能力高，碳钒含量高，耐磨性好，韧性弱，耐热性好，强度和硬度高，耐磨韧性高，综合力学性能优异，抗回火稳定性高。

　　硬度分析

　　淬火钢的基体硬度取决于碳含量与淬火钢硬度的关系曲线，H模具钢淬火硬度为55HRC左右。对于工具钢，钢中的部分碳进入钢基体，导致固体溶解和强化。碳的另一部分与合金元素中的碳化物形成元素结合成合金碳化物。除少量残留物外，合金碳化物还需要在淬火马氏体基体上硬化两次。因此，热模钢的性能取决于残留合金碳化合物和回火马氏体的组织均匀分布。可见钢的C含量不宜过低。

　　H13热处理工艺

　　1.市场上提供的预热处理 H钢、模坯、钢厂已进行退火热处理，确保金相组织良好，硬度适当，加工良好，无需退火。但锻造后，制造商破坏了原有的组织和性能，增加了锻造应力，必须重新退火。

　　等温球化890℃加热保温2h，降温到740～760℃等温4h，炉冷到500℃左右出炉。

　　二、淬火和回火 模具淬火工艺规范：1020~1050加热温度℃，油冷或空冷，硬度54~58HRC；模具淬火工艺规范，加热温度1050~1080℃，油冷，硬度56~58HRC。

　　530~560℃，硬度48～52HRC；回火温度560～580℃；硬度47～49HRC。

　　两次回火。500℃回火时出现回火二次硬化峰，回火硬度更高为55HRC左右，但韧性更差。因此，应避免回火500℃左右为宜。540~620根据使用模具的需要℃范围内回火较好。

　　淬火加热应预热两次(600~6500℃，800～850℃），减少加热过程中产生的热应力。

　　3.化学热处理 H13如果钢的气氮或氮碳共渗能进一步加强模具，则其氮化温度不应高于回火温度，以确保心脏强度不会降低，从而提高模具的使用寿命。

　　H众所周知，钢中碳含量的增加会提高钢的强度。对于热模钢，它会提高高温强度、热硬度和耐磨性，但会降低其韧性。学者将在工具钢产品手册中提供各种文献。H型钢的性能显然证明了这一观点。一般认为，导致钢塑性和韧性降低的碳含量边界为0.4%。因此，要求人们在钢合金化设计中遵循以下原则：在保持强度的前提下，尽量减少钢的碳含量。数据显示，钢的抗拉强度为1550MPaC含量在0.3%-0.4%以上为宜。H13钢的强度Rm，有文献介绍1503.1MPa(46HRC时)和1937.5MPa(51HRC时)。

　　查阅FORD和GM推荐公司信息TQ-1、Dievar和ADC3.钢中C含量为0.39%和0.38%，表1中列出了相应的韧性指标，可见原因。

　　热作模具钢需要更高的强度H13提高钢成分Mo以后将讨论碳含量或碳含量的增加。当然，可以预测韧性和塑性会略有下降。

　　2.2 铬： 铬是合金工具钢中更常见、更便宜的合金元素。H含热作模具钢Cr量在2%~12%之间。我国合金工具钢（GB/T除37个钢号8外，1299)CrSi和9Mn2V外都含有Cr。铬对钢的耐磨性、高温强度、热硬度、韧性和淬火性有很好的影响。在基体中溶解会显著提高钢的耐腐蚀性H13钢中含Cr和Si致密氧化膜，提高钢的抗氧化性。Cr对0.3C-1Mn分析钢的回火性能，添加﹤6% Cr有利于提高钢的回火阻力，但不能构成二次硬化；包括时Cr﹥6%钢淬火后550℃回火会产生二次硬化效果。热作钢模具钢的添加量一般为5%铬。

　　根据铬含量，工具钢中的铬部分溶解在钢中，另一部分与碳结合(FeCr)3C、(FeCr)7C3和M23C6形式存在，从而影响钢的性能。此外，当钢中含有铬、钼和钒时，还应考虑合金元素的交互作用，Cr>3%[14]时，Cr能阻止V4C3生成和延迟Mo2C共格析出，V4C3和Mo2C提高钢的高温强度和耐回火性[14]，这种交互作用提高了钢的耐热变形性。

　　铬溶解钢奥氏体，提高钢的淬透性。Cr﹑Mn﹑Mo﹑Si﹑Ni都与Cr也是增加钢淬透性的合金元素。人们习惯于用淬透因子来表。国内现有数据[15

　　Cr它及其对钢共析点的影响Mn大致相似约为5%时，共析点的C含量降至0.5%左右Si﹑W﹑Mo﹑V﹑Ti添加显著降低了共析点的C含量。

　　Cr它及其对钢共析点的影响Mn大致相似约为5%时，共析点的C含量降至0.5%左右Si﹑W﹑Mo﹑V﹑Ti加入显著降低了共析点的C含量。因此，热模钢和高速钢属于过分析钢。C合金碳化物在奥氏体化后组织和更终组织中的含量降低。

　　事实上，合金C化学的行为与其自身的稳定性有关。事实上，合金C化学物质的结构、稳定性C化物形成元素D电子壳层和S电子壳层的电子缺乏[17]。随着电子缺乏程度的下降，金属原子半径减小，碳和金属元素的原子半径比rc/rm合金C化合物从间隙的相对间隙增加，C其相应的熔化温度和化学稳定性降低溶解温度，产生自由能的**值降低，相应的硬度值降低。面心立方点阵VC碳化物稳定性高，约900~950℃1100温度开始溶解℃大量溶解(溶解终结温度为1413)℃）[17]；500~700℃回火过程中沉淀，不易聚集生长，可作为钢中的强化相。中等碳化物形成元素W 、Mo形成的M2C和MC 碳化物排列密集，六方点阵简单，稳定性差，硬度、熔点、溶解温度高，仍可用作500~650℃范围内应用钢筋。M23C6(如Cr23C6.立方点阵复杂，稳定性差，熔点和溶解温度低(1090)℃只有少数耐热钢经过综合金化后才能具有较高的稳定性(如（CrFeMoW）23C六、可作为强化相。六方结构复杂M7C3(如Cr7C3、 Fe4Cr3C3或Fe2Cr5C3)稳定性差，和Fe3C碳化物也容易溶解淀，聚集生长速度快，不能用作高温强化相[17]。

　　我们还在Fe-Cr-C三元相图可以简单理解H13钢中的合金碳化物相。Fe-Cr-C系700℃[18~20]和870℃[9]三元等温截面图包括0.4%C钢中,随Cr量会增加（FeCr）3C（M3C）和（CrFe）7C3(M7C3)型合金碳化物。870℃只包含在图中Cr量大于11%才会出现M23C6）。另外根据Fe-Cr-C三元系在5%Cr垂直截面为0.40%C退火钢α相(约1%固溶)Cr）和（CrFe）7C3合金C化学物质。加热到791℃以上形成奥氏体A和进入（α A M7C三相区，795℃左右进入（A M7C三、二相区约970℃时,（CrFe）7C消失，进入单相A区。当基体含有C量时﹤0.33%时,在793℃左右才存在（M7C3 M23C6和A）三相区，在796℃进入（A M7C3）区（0.30%C以后一直保持到液相。钢中残留物M7C防止A晶粒生长。Nilson提出1.5%C-13%Cr成分合金，不稳定（CrFe）23C6不形成[20]。当然，单以Fe-Cr-C考虑到合金元素的影响，三元分析会有一些偏差。