H13屬于熱農(nóng)。模具鋼，是在碳鋼的基礎(chǔ)上添加合金元素形成的鋼種，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T1299-2014。

　　品牌4Cr5MoSiV1

　　代碼T23353

　　布氏硬度HBW10/3000(≤229)

　　統(tǒng)一數(shù)字代碼T23353品牌4Cr5MoSiV1。中溫(600)具有良好的綜合性能，淬透性(空氣中淬透性)高，熱處理變形率低，性能和使用壽命高于3Cr2W8V?？捎糜谀ｅ戝N鍛模、鋁合金壓鑄模、熱擠壓模、高速精鍛模和鍛壓模等。

　　耐折機(jī)械性能硬度:退火，HB，淬火，≥50HRC

　　編輯本段H13鋼的主要特點(diǎn)是廣泛應(yīng)用和代表性的動(dòng)火作業(yè)。模具鋼種，其主要特征是:

　　(1)高淬透性和高韌性；

　　(2)優(yōu)異的抗熱裂性，可在工作場所水冷；

　　(3)耐磨性適中，可采用滲碳或滲氮工藝提高其表面硬度，但抗熱裂性要稍有降低；

　　(4)由于碳含量低，回火時(shí)的二次硬化能力差；

　　(5)在高溫下具有抗軟化性，但當(dāng)使用溫度高于540℃(1000℉)時(shí)(即工作溫度為540℃)，硬度迅速下降；

　　(6)熱處理變形?。?/p>

　　(7)中高切削性能；

　　(8)中等抗脫碳性。

　　更了不起的是，它還可以用來制造航空工業(yè)中的重要部件。

　　使用和9CRWMN模具鋼基本相同，但由于其含釩量較高，中溫(600℃)性能優(yōu)于4Cr5MoSiV鋼，所以是熱作。模具鋼應(yīng)用廣泛的代表性鋼種。

　　H13模具鋼用于制造沖擊負(fù)荷大的鍛模、熱擠壓模和精鍛模；鋁、銅及其合金的壓鑄模具。

　　CSiMnCrMoVPS

　　0.320.450.801.200.200.504.755.501.101.750.801.20≤0.03≤0.03

　　淬火:790℃±15℃預(yù)熱，1000℃(鹽浴)或1010℃(爐控氣氛)±6℃加熱，保溫515分鐘，空冷，550℃±6℃回火；退火和熱加工；

　　H13鋼是C-Cr-Mo-Si-V鋼，在世界上廣泛使用。與此同時(shí)，世界各地的許多學(xué)者對其進(jìn)行了廣泛的研究，并在探索改善其化學(xué)成分。鋼用途廣泛，性能優(yōu)良，主要是由鋼的化學(xué)成分決定的。當(dāng)然，鋼中的雜質(zhì)元素減少。有數(shù)據(jù)表明，當(dāng)Rm為1550MPa時(shí)，材料的硫含量從0.005%下降到0.003%，會使沖擊韌性提高13J左右。NADCA207-2003標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定特級)H13鋼的硫含量小于0.005%，而優(yōu)等鋼的硫含量應(yīng)小于0.003%S和0.015% p，下面分析H13鋼的成分。碳:AISIH13、UNST20813、ASTM(新版)、FED-T-570的H13鋼含碳量為(0.320.45)%，是所有H13鋼含碳量的寬范圍。德國X40CrMoV5-1和1.2344的碳含量為(0.37±0.43)%， 碳含量范圍窄。德國DIN17350中X38CrMoV5-1的碳含量為(0.360.42)%。日本SKD61的含碳量為(0.320.42)%。我國GB/T1299和YB/T094中4Cr5MoSiV1和SM4Cr5MoSiV1的含碳量分別為(0.320.42)%和(0.320.45)%，分別與SKD61和AISIH13相同。特別地，H13鋼的碳含量在北美壓鑄協(xié)會的NADCA207-90、207-97和207-2003標(biāo)準(zhǔn)中被規(guī)定為(0.370.42)%。

　　鋼中的碳含量決定了淬火鋼的基體硬度。根據(jù)鋼中碳含量與淬火鋼硬度的關(guān)系曲線，H13鋼的淬火硬度約為55HRC。對于工具鋼，鋼中的部分碳進(jìn)入鋼的基體，引起固溶強(qiáng)化。另一部分碳會與合金元素中的碳化物形成元素結(jié)合，形成合金碳化物。對韋佐模具鋼這種合金除了有少量的殘余碳化物外，還要求它在回火時(shí)彌散析出在淬火馬氏體基體上，產(chǎn)生兩次硬化。因此，熱加工是由殘余合金碳化合物和回火馬氏體的均勻分布結(jié)構(gòu)決定的。模具鋼的表現(xiàn)。所以鋼中C的含量不能太低。

　　含0.5%Cr的H13鋼應(yīng)具有較高的韌性，因此其C含量應(yīng)保持在形成少量合金C化合物的水平。Woodyatt和Krauss指出，在870℃的Fe-Cr-C三元相圖上，H13鋼的位置在奧氏體A和(A+M3C+M7C3)三相區(qū)的交界處較好。相應(yīng)的C含量約為0.4%。此外，通過增加C或Cr的含量來增加M7C3的含量，標(biāo)記具有更高耐磨性的A2和D2鋼用于比較。此外，重要的是保持較低的C含量，使鋼的Ms點(diǎn)處于較高的溫度水平(H13鋼的一般數(shù)據(jù)為340℃左右)，這樣當(dāng)鋼淬火至室溫時(shí)，可獲得以馬氏體為主、少量殘留A且殘留A分布均勻的合金C復(fù)合組織， 回火后可獲得均勻的回火馬氏體組織。避免過量的殘余奧氏體在工作溫度下發(fā)生變化，影響工件的工作性能或變形。這些少量的殘余奧氏體應(yīng)該在淬火后的兩次或三次回火過程中完全轉(zhuǎn)變。順帶一提，H13鋼淬火后的馬氏體組織是板條M+少量片狀M+少量殘余a，國內(nèi)學(xué)者對回火后板條M上析出的細(xì)小合金碳化物也做了一些工作。

　　眾所周知，提高鋼中的碳含量會提高鋼的強(qiáng)度，從而影響鋼的熱性能。模具鋼另一方面，高溫強(qiáng)度、熱硬度和耐磨性會提高，但韌性會降低。學(xué)者們通過對比工具鋼產(chǎn)品手冊中各種H型鋼的性能，明確證明了這一觀點(diǎn)。一般認(rèn)為導(dǎo)致鋼的塑性和韌性降低的碳含量界限為0.4%。因此，要求人們在鋼的合金化設(shè)計(jì)中遵循以下原則:在保持強(qiáng)度的前提下，盡可能降低鋼的含碳量。有資料建議，當(dāng)鋼的抗拉強(qiáng)度超過1550MPa時(shí)，C含量應(yīng)為0.3%-0.4%。H13鋼的強(qiáng)度Rm為1，503.1 MPa(在46 HRC下)和1，937.5 MPa(在51 HRC下)。

　　需要更多的熱加工模具鋼采用的方法是在H13鋼成分的基礎(chǔ)上增加Mo含量或碳含量，這將在后面討論。當(dāng)然，韌性和塑性略有下降是可以預(yù)期的。

　　2.2鉻:鉻是一種廉價(jià)的合金元素，通常包含在合金工具鋼中。美國的h型熱加工模具鋼中鉻含量在2%至12%的范圍內(nèi)。我國37個(gè)牌號的合金工具鋼(GB/T1299)中，除8CrSi和9Mn2V外，均含有Cr。它對鉻鋼的耐磨性、高溫強(qiáng)度、熱硬度、韌性和淬透性有有利的影響。同時(shí)，它在基體中的溶解將顯著提高鋼的耐腐蝕性。H13鋼中含有Cr和Si會使氧化膜致密，提高鋼的抗氧化性。然后分析了鉻對0.3C-1Mn鋼回火性能的影響，并補(bǔ)充<6% Cr對提高鋼回火抗力是有利的，但未能構(gòu)成二次硬化;當(dāng)含Cr>6%鋼在550℃淬火回火后會產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)。人們在熱鋼上工作。模具鋼一般選用5%的鉻。

　　工具鋼中的鉻一部分溶解到鋼中進(jìn)行固溶強(qiáng)化，另一部分與碳結(jié)合，根據(jù)鉻含量以(FeCr)3C、(FeCr)7C3和M23C6的形式存在，從而影響鋼的性能。此外，還應(yīng)考慮合金元素的相互作用，如鋼中含Cr、Mo、v時(shí)，Cr>3%。^[14]Cr可以阻止V4C3的形成，延緩Mo2C的共格沉淀。模具鋼P(yáng)rice、V4C3和Mo2C是強(qiáng)化相，提高鋼的高溫強(qiáng)度和耐回火性。^[14]這種相互作用提高了鋼的耐熱變形性。

　　鉻溶解在鋼的奧氏體中以增加鋼的淬透性。像鉻一樣，鉻、錳、鉬、硅和鎳都是增加鋼的淬透性的合金元素。人們習(xí)慣用淬透性因子來表征它。一般來說，現(xiàn)有的國內(nèi)數(shù)據(jù)[15]只使用了格羅斯曼等的數(shù)據(jù)。后來，Moser和Legat[16，22]的進(jìn)一步工作提出，合金鋼的理想臨界直徑di應(yīng)由淬透性系數(shù)(如圖3所示)計(jì)算，淬透性系數(shù)由基本淬透性直徑Dic確定，而基本淬透性直徑Dic由C含量和奧氏體晶粒尺寸確定，或者可由以下公式近似計(jì)算:

　　didic×2.21 Mn×1.40 si×2.13 Cr×3.275 mo×1.47 ni(1)

　　(1)式中，所有合金元素均以質(zhì)量百分比表示。根據(jù)這個(gè)公式，人們對鉻、錳、鉬、硅、鎳元素對鋼淬透性的影響有了相當(dāng)清楚的半定量認(rèn)識。

　　鉻對鋼共析點(diǎn)的影響與錳相似。當(dāng)鉻含量約為5%時(shí)，共析點(diǎn)的C含量降至0.5%左右。此外，Si、W、Mo、V和Ti的加入顯著降低了共析點(diǎn)C的含量。為此，你可以知道:動(dòng)火作業(yè)模具鋼和高速鋼屬于過共析鋼。共晶碳含量的減少將增加奧氏體化和中和組織中合金碳化物的含量。

　　鋼中合金C化合物的行為與其自身的穩(wěn)定性有關(guān)。事實(shí)上，合金C化合物的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性與相應(yīng)C化合物形成元素的D電子層和S電子層的缺電子程度有關(guān)[17]。隨著缺電子的減少，金屬原子半徑減小，碳和金屬元素的原子半徑比rc/rm增大，合金C化合物由間隙化合物變?yōu)殚g隙化合物，C化合物的穩(wěn)定性減弱，其對應(yīng)的熔化溫度和溶解溫度在降低，其生成自由能值降低，其對應(yīng)的硬度值降低。面心立方晶格的VC碳化物穩(wěn)定性高，在℃左右開始溶解，在1100℃以上開始大量溶解(溶解結(jié)束溫度為1413℃)[17]；在100℃回火時(shí)析出，不易聚集長大， 可用作鋼中的強(qiáng)化相。由中碳化物形成元素W和Mo形成的M2C和MC碳化物具有密集而簡單的六方晶格，穩(wěn)定性差，同時(shí)還具有較高的硬度、熔點(diǎn)和溶解溫度，在℃溫度范圍內(nèi)仍可作為鋼的強(qiáng)化相。M23C6(如Cr23C6等。)具有復(fù)雜的立方晶格，穩(wěn)定性差，結(jié)合強(qiáng)度弱，熔點(diǎn)和溶解溫度低(1090℃時(shí)溶于A)，只有少數(shù)耐熱鋼經(jīng)綜合合金化后穩(wěn)定性高(如(CrFeMoW)23C6，可作為強(qiáng)化相。具有復(fù)雜六方結(jié)構(gòu)的M7C3(如Cr7C3、Fe4Cr3C3或Fe2Cr5C3)其穩(wěn)定性更差。它和Fe3C碳化物一樣容易溶解和析出，且聚集生長速率大，不能作為高溫強(qiáng)化相[17]。

　　從Fe-Cr-C三元相圖中我們很容易理解H13鋼中的合金碳化物相。根據(jù)Fe-Cr-C系在700℃[1820]和870℃[9]的三元等溫截面相圖，在0.4%C鋼中，隨著Cr含量的增加，會出現(xiàn)(FeCr)3C(M3C)和(CrFe)7C3(M7C3)合金碳化物。注意，在870℃的曲線圖上，M23C6僅在Cr含量大于11%時(shí)出現(xiàn)。另外，根據(jù)Fe-Cr-C三元系在5%Cr時(shí)的垂直截面，含0.40%C的鋼在退火狀態(tài)下是α相(約1%Cr溶液)和(CrFe)7C3合金C化合物。加熱到791℃以上，形成奧氏體A，進(jìn)入湖北大冶的(α+A+M7C3)三相區(qū)h13。模具鋼價(jià)格，在795℃左右進(jìn)入(A+M7C3)兩相區(qū)，在970℃左右，(CrFe)7C3消失進(jìn)入單相區(qū)A .當(dāng)基體含有C含量時(shí)<0.33%時(shí),在793℃左右才存在(M7C3+M23C6和A)的三相區(qū),在796℃進(jìn)入(A+M7C3)區(qū)(0.30%C時(shí))，以后一直保持到液相。鋼中殘留的M7C3有阻止A晶粒長大的作用。Nilson提出，對1.5%C-13%Cr的成分合金，欠穩(wěn)定(CrFe)23C6不形成[20]。當(dāng)然,單以Fe-Cr-C三元系分析會有一些偏差,要考慮加入合金元素的影響。

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