H13（4Cr5MoSiV1）热作模具钢的材料属性：泊松比、...

4Cr5MoSiV1是碳素钢原材料

4Cr5MoSiV1特点及主要用途:

系引入英国的H13空淬硬底化热作模具钢。其特性、主要用途和4Cr5MoSiV钢基本一致，但因其钒含量高一些，故中温（600度）性能提升4Cr5MoSiV钢好些，是热作模具钢中用处很普遍的一种象征性钢材型号。

碳素工具钢通称合工钢，是在碳工钢的根基上添加金属原素而产生的钢材牌号。在其中合工钢包含：测量仪器刀具用钢、抗冲击专用工具用钢、冷作模具钢、热作模具钢、无碳模具钢材、塑胶模具钢材。

4Cr5MoSiV1是热作模具钢。

产品执行标准GB/T1299—2000。

统一数据编号A20502

4Cr5MoSiV1成分:

碳 C ：0.32～0.45

硅 Si：0.80～1.20

锰 Mn：0.20～0.50

硫 S ：≤0.030

磷 P ：≤0.030

铬 Cr：4.75～5.50

镍 Ni：容许残留含量≤0.25

铜 Cu：容许残留含量≤0.30

钒 V ：0.80～1.20

钼 Mo：1.10～1.75

4Cr5MoSiV1机械性能:

相对密度为7.8t/m3；

弹性模具E为MPa。

4Cr5MoSiV1钢的临界值温度：

零界点 温度（近似值）/℃

Ac1 860

Ac3 915

Ar1 775

Ar3 815

Ms 340

Mf 215

4Cr5MoSiV1钢的线（膨）胀指数：

温度/℃ 线（膨）胀系数/℃-1

20～100 9.1×10-6

20～200 10.3×10-6

20～300 11.5×10-6

20～400 12.2×10-6

20～500 12.8×10-6

20～600 13.2×10-6

20～700 13.5×10-6

4Cr5MoSiV1钢的导热系数：

温度/℃ 热导率λ/W·(m·K)-1

25 32.2

650 28.8

4Cr5MoSiV1物理性能：

强度：淬火≤235HB，压印直徑≥3.95mm

4Cr5MoSiV1热处理方法:

热处理工艺：（交货情况：抗拉强度HBW10/3000（不大于235）），热处理：790度 -15度加热，1000度（盐浴）或1010度（炉控氛围） -6度加温，隔热保温5~15min空冷，550度 -6度回火；淬火、热处理；

4Cr5MoSiV1交货情况：

不锈钢板材以淬火情况交货。

基本信息H13[1]是热作模具钢，产品执行标准GB/T1299—2000。 统一数据编号T20502；型号4Cr5MoSiV1；H13碳素工具钢通称合工钢，是在碳工钢的根基上添加金属原素而产生的钢材牌号。在其中合工钢包含：测量仪器刀具用钢、抗冲击专用工具用钢、冷作模具钢、热作模具钢、无碳模具钢材、塑胶模具钢材。物理性能强度 ：淬火,245～205HB,热处理,≥50HRC交战情况抗拉强度HBW10/3000（≤235））2关键特点H13钢是应用更普遍和极具象征性的热作模具钢种,它的首要特点是：[2]（1）具备高的切削性能和高的延展性；（2）优质的耐热裂能力，在工作中场所可给予水冷散热；（3）具备适中抗磨损能力，还能够选用渗氮或高频淬火加工工艺来增强其表面层强度，但要甚为减少耐热裂能力；（4）因其含碳量较低，回火中二次硬底化能力较弱；（5）在较高温度下具备抗变软能力，但应用温度高过540℃（1000℉）强度发生快速降低（即可耐的工作中温度为540℃）；（6）热处理工艺的形变小；（7）适中和高的钻削工艺性能；（8）适中抗渗碳能力。更加让人留意的是,它还可用来制做航天工业上的关键预制构件。3日常生活主要用途用途和9CRWMN模具钢材基本一致，但因其钒含量高一些，故中温（600度）性能提升4Cr5MoSiV钢好些，是热作模具钢中用处很普遍的一种象征性钢材型号。H13模具钢材用以生产制造冲击性负载大的锻模，冷挤压模，精锻模；铝、铜和铝合金压铸模具。4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≤0.030；热处理：790度 -15度加热，1000度（盐浴）或1010度（炉控氛围） -6度加温，隔热保温5~15min空冷，550度 -6度 回火；淬火、热处理；H13钢是C-Cr-Mo-Si-V型钢,当今世界的运用极为广泛,与此同时世界各国很多专家对它完成了普遍的科学研究,并在研究成分的改善。钢的运用普遍和具备良好的特点,关键由钢的成分决策的。自然钢中残渣原素务必减少,有資料说明,当Rm在1550MPa时,原材料硫含量由0.005%降至0.003%,会使冲击性韧性提升约13J。十分显著,NADCA 207-2003规范就要求:优等品(premium)H13钢硫含量低于0.005%,而非常(superior)的应低于0.003%S和0.015%P。下边对H13钢的成分具体分析。H13碳：英国AISI H13，UNS T20813，ASTM（更新版本）的H13和FED -T-570的H13钢的含碳量都要求为（0.32~0.45）%，是全部H13钢中含碳量范畴更宽的。法国X40CrMoV5-1和1.2344的含碳量为（0.37~0.43）%，含碳量范畴窄小，法国DIN17350中也有X38CrMoV5-1的含碳量为（0.36~0.42）%。日本SKD 61的含碳量为（0.32~0.42）%。在我国GB/T 1299和YB/T 094中4Cr5MoSiV1和SM 4Cr5MoSiV1的含碳量为（0.32~0.42）%和（0.32~0.45）%，各自与SKD61和AISI H13同样。尤其要强调的是：北美地区铝压铸研究会NADCA 207-90、207-97和207-2003规范中对H13钢的含碳量都要求为（0.37~0.42）%。钢中含碳量决策淬火钢的基材强度，按钢中含碳量与淬火钢硬度的影响曲线图可以了解,H13钢的热处理强度在55HRC上下。对合金钢来讲，钢中的碳一部分进到钢的基础中造成固溶强化。此外一部分碳将和金属原素中的渗碳体生成原素融合成铝合金渗碳体。对热作模具钢,这类铝合金渗碳体除少许残存的之外，还规定它在回火全过程中在热处理奥氏体基材上弥漫进行析出造成2次硬底化状况。进而由联合分布的残余铝合金碳化学物质和回火奥氏体的机构来决策热作模具钢的特性。不难看出，钢中的含C量不可太低。含5%Cr的H13钢应具备高的韧性，所以含C量应维持在产生少许铝合金C氮化合物的程度上。Woodyatt 和Krauss强调在870℃的Fe-Cr-C三元相图上,H13钢的部位在马氏体A和（A M3C M7C3）三相区的分界部位处不错。相对应的含C量约0.4%。图上还标明提升C或Cr量使M7C3量增加,具备更高一些耐磨性的A2和D2钢以来做比较。此外至关重要的是,维持相对性较低的含C量是使钢的Ms点出于相对性较高的温度水准(H13钢的Ms一般材料详细介绍为340℃上下)，使该钢在淬冷至常温时得到以奥氏体为主导加少许残留A和残余联合分布的铝合金C氮化合物机构，并经回火后得到匀称的回火奥氏体机构。防止使太多残余奥氏体在工作中温度下产生变化危害产品工件的工作特性或形变。这种少许残余奥氏体在热处理之后的2次或三次回火全过程中应予以变化彻底。这里顺带强调，H13钢回火后取得的奥氏体机构为吕板M 少许块状M 少许残留A。经回火后在板条形M上挥发的细长的铝合金渗碳体，中国专家也作了一定工作中。大家都知道，钢中提升碳含量将提高钢的抗压强度，对热作模具钢来讲，会使高溫抗压强度、温态强度和抗磨损性提升，但会致使其韧性的减少。专家学者在合金钢产品说明书参考文献里将各种H型钢的特性较为很显著证实了这种思想观点。通常觉得造成钢可塑性和韧性减少的含碳量界线为0.4%。因此规定大家在钢固溶强化设计方案时遵循以下标准:在保证抗压强度前提条件下需要尽量减少钢的含碳量,有材料已明确提出:在钢抗压强度达1550MPa以上时,含C量在0.3%-0.4%为宜。H13钢的强度Rm，有参考文献详细介绍为1503.1MPa(46HRC时)和1937.5MPa(51HRC时)。查看FORD和GM企业资料强烈推荐的TQ-1、Dievar和ADC3等钢中的含C量都为0.39%和0.38%等，相对应的韧性指标值等列于表1，其原因可从而管中窥豹所及。对规定更高韧性的热作模具钢，选用的办法是在H13钢化学成分的根基上提升Mo含量或提高含碳量，这将在后面还会继续论及，自然韧性和可塑性的甚为减少是可以意料的。2.2 铬： 铬是碳素工具钢中更广泛带有的和质优价廉的金属原素。在国外H型热作模具钢中含Cr量在2%~12%范畴。在中国碳素工具钢（GB/T1299）的37个钢材型号中,除8CrSi和9Mn2V外都带有Cr。铬对钢的抗磨损性、高溫抗压强度、温态强度、韧性和切削性能都是有有益的危害，与此同时它融入基材中会明显改进钢的耐腐蚀性能，在H13钢中含Cr和Si会使空气氧化膜高密度来提升钢的抗氧化。再者以Cr对0.3C-1Mn钢回火特性的功效来剖析，添加﹤6% Cr对提升钢回火抵抗力是有益的，但无法组成二次硬底化；当含Cr﹥6%的钢热处理后在550℃回火会产生二次硬底化效用。大家对热作钢模具钢材一般选5%铬的添加量。合金钢中的铬一部分融入钢中起固溶强化功效，另一部分与碳融合,按含镁量多少以(FeCr)3C、(FeCr)7C3和M23C6方式存有，进而来危害钢的特性。此外也要考虑到金属原素的配对t检验危害，如当钢中含镁、钼和钒时，Cr>3%^[14]时，Cr能阻拦V4C3的产生和延迟Mo2C的共格进行析出，V4C3和Mo2C是增强不锈钢板材的高溫抗压强度和抗回火性的加强相^[14]，这类配对t检验提升该钢耐高温形变特性。铬融入钢马氏体中提升钢的切削性能。Cr﹑Mn﹑Mo﹑Si﹑Ni都和Cr一样是提升钢切削性能的金属原素。大家习惯性用切削性能因素进行表现,一般中国目前材料[15]还只运用Grossmann等的材料,之后Moser和Legat[16,22]的更进一步工作中明确提出由含C量和马氏体晶粒大小决策基本上切削性能直徑Dic和金属原素含量明确的切削性能因素(示于图3中)来测算碳素钢的理想化临界值直徑Di,也可从上式作数值积分:Di=Dic×2.21Mn×1.40Si×2.13Cr×3.275Mo×1.47Ni (1)(1)式中各铝合金原素以品质百分数表示。由该式，大家对Cr﹑Mn﹑Mo﹑Si和Ni原素危害钢切削性能有非常确立的半定量掌握。Cr对钢过共析钢点的危害，它和Mn大概类似，在约5%的含锰量时，过共析钢点的含C量降至0.5%上下。此外Si﹑W﹑Mo﹑V﹑Ti的添加更明显减少过共析钢点含C量。因此可以了解：热作模具钢和弹簧钢一样归属于过共析钢。过共析钢含C量的减少，将提升马氏体化时机构中合更终机构中的铝合金渗碳体含量。钢中铝合金C氮化合物的个人行为与其说自己的可靠性相关，事实上，铝合金C氮化合物的构造、可靠性与相对应C氮化合物产生原素的d电子器件壳层和S电子壳层的电子器件缺乏水平有关[17]。伴随着电子器件缺乏水平降低，金属材料原子半径随着减少，碳和化学元素的原子半径比rc/rm提升，铝合金C氮化合物由空隙相向而行空隙化学物质转变，C氮化合物的可靠性变弱，其相对应融化温度与在A中融解温度减少，其转化成活化能的平方根减少，相对应的强度值降低。具备面心立方点阵式的VC渗碳体，可靠性高，约在900~950℃温度逐渐融解，在1100℃以上逐渐很多融解（溶解结束温度为1413℃）[17]；它在500~700℃回火全过程中进行析出，不容易集聚成长，能做为钢中加强相。适中渗碳体生成原素W 、Mo产生的M2C和MC 渗碳体具备密排和简易六方点阵式，他们的可靠性较弱些，亦具较高的强度、溶点和融解温度，仍可做为在500~650℃范畴应用钢的加强相。M23C6(如Cr23C6等)具备繁杂立方点阵，稳定性更差，结合强度较弱，熔点和溶解温度较低（在1090℃溶入A中），只有在少数耐热钢中经综合合金化后才有较高稳定性（如（CrFeMoW）23C6,可作为强化相。具有复杂六方结构的M7C3(如Cr7C3、 Fe4Cr3C3或Fe2Cr5C3)的稳定性更差，它和Fe3C类碳化物一样很易溶解和析出，具有较大的聚集长大速度，一般不能作为高温强化相[17]。我们仍从Fe-Cr-C三元相图可以简便了解H13钢中的合金碳化物相。按Fe-Cr-C系700℃[18~20]和870℃[9]三元等温截面的相图,对含0.4%C钢中,随Cr量增加会出现（FeCr）3C（M3C）和（CrFe）7C3(M7C3)型合金碳化物。注意在870℃图上,只有含Cr量大于11%才会出现M23C6）。另外根据Fe-Cr-C三元系在5%Cr时的垂直截面,对含0.40%C的钢在退火状态下为α相（约固溶1%Cr）和（CrFe）7C3合金C化物。当加热至791℃以上形成奥氏体A和进入（α+A+M7C3）三相区,在795℃左右进入（A+M7C3）两相区,约在970℃时,（CrFe）7C3消失,进入单相A区。当基体含C量﹤0.33%时,在793℃左右才存在（M7C3+M23C6和A）的三相区,在796℃进入（A+M7C3）区（0.30%C时），以后一直保持到液相。钢中残留的M7C3有阻止A晶粒长大的作用。Nilson提出，对1.5%C-13%Cr的成分合金，欠稳定（CrFe）23C6不形成[20]。当然,单以Fe-Cr-C三元系分析会有一些偏差,要考虑加入合金元素的影响。 一般钢材的弹性模量在200GPa左右，具体H13还需要亲自测试才可以，卓声仪器 泊松比ν：0.30，密度ρ：7.8g/cm3，杨氏模量E：210GPa。来源：百度文库 H13基本参数?url=Pt-DPGS2eQNsv4K165AtjTP2e-TFVbsZgbbDiNeqp956y9KBFApeh9Ge3Ogq7qPCpPyOoOZeeXaKPkJyAZYa5Kmd6aD03uwYJjOBeF2PvWG