H13模具钢性能分析及热处理工艺

H13是热作模具钢，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、耐冲击工具钢、冷模钢、热模钢、无磁模钢、塑料模钢。

化学成分：

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 ≤

用途：

H13模具钢用于制造冲击载荷大的锻造模具、热挤压模具模；铝、铜及其合金压铸模。引进美国H13空淬硬化热作模具钢。其性能、用途和4Cr5MoSiV钢基本相同，但由于钒含量高，中温(600度)性能比4Cr5MoSiV钢是热作模具钢中广泛使用的代表性钢号。

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，H13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。另一部分碳将与合金元素中的碳化物形成元素结合成合金碳化物。对于热模钢，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。可以看出，钢的含量C量不宜过低。

H13热处理工艺：

1.预热处理

市场供应H13钢和模坯在钢厂进行退火热处理，确保金相组织良好，硬度适当，加工良好，无需退火。但厂家改锻后破坏了原有的组织和性能，增加了锻造应力，必须重新退火。

等温球化退火工艺860~890℃加热保温2h，降温到740～760℃等温4h，炉冷到500℃左右出炉。

二、淬火及回火

模具淬火工艺规范：加热温度为1020~1050℃，油冷或空冷，硬度54~58HRC；模具淬火工艺规范要求热硬度为主，加热温度为1050~1080℃，油冷，硬度56~58HRC。

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

回火应进行两次。在500℃回火时出现回火二次硬化峰，回火硬度更高，峰值55HRC但韧性更差。因此，回火工艺应避免500℃左右为宜。根据模具的使用需要，在540~620℃范围内回火较好。

淬火加热应预热两次~650℃，800～850℃），减少加热过程中产生的热应力。

3.化学热处理

H13钢氮或氮碳共渗可进一步加强模具，但其氮化温度不应高于回火温度，以确保心脏强度不降低，从而提高模具的使用寿命。