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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，采用標準GB/Th13材質(zhì)。
硬度:退火，245～205 HB，淬火，≥50HRC
布氏硬度HBW10/3000(≤235)
H13鋼是應(yīng)用廣泛且具有代表性的熱加工鋼。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(即工作溫度為540℃)，硬度迅速下降；
(6)熱處理變形??；
(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。模具鋼廣泛使用的代表性鋼種。
H13模具鋼用于制造沖擊負荷大的鍛模、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
≤0.030≤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，550±6℃空冷。
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，世界各地的許多學(xué)者對其進行了廣泛的研究，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)元素必須減少。有數(shù)據(jù)表明，當(dāng)Rm為1550MPa時，材料的硫含量將從0.005%降低到0.003%，將使沖擊韌性提高約13J。NADCA
2007-2003標準規(guī)定特級)H13鋼的硫含量應(yīng)小于0.005%，優(yōu)級鋼硫含量應(yīng)小于0.003%S和0.015% p，下面分析H13鋼的成分。
H13碳:美國AISIH13，UNST20813，ASTM(版本)的H13和FED
H13鋼的碳含量規(guī)定為(0.320.45)%，這是所有H13鋼的碳含量的寬范圍。德國X40CrMoV5-1和1.2344的含碳量為(0.37±0.43)%，含碳量范圍較窄。德國DIN17350中X38CrMoV5-1的碳含量為(0.360.42)%。SKD日本
61的含碳量為(0.32±0.42)%。我國GB/T1299和YB/T094中的4Cr5MoSiV1和SM
4Cr5MoSiV1的碳含量分別為(0.320.42)%和(0.320.45)%，與SKD61和AISI相同。
H13相同。特別是:NADCA，北美壓鑄協(xié)會
207-90、207-97和207-2003都規(guī)定H13鋼的碳含量為(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，鋼中的部分碳進入鋼的基體，引起固溶強化。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。對折座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。伍德亞特
并且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，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度，從而影響鋼的熱性能。模具鋼另一方面，高溫強度、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。一般認為導(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)計中遵循以下原則:在保持強度的前提下，盡可能降低鋼的含碳量。有資料建議，當(dāng)鋼的抗拉強度超過1550MPa時，C含量應(yīng)為0.3%-0.4%。H13鋼的強度Rm為1，503.1 MPa(在46 HRC下)和1，937.5 MPa(在51 HRC下)。
要求較高強度的動火作業(yè)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、高溫強度、熱硬度、韌性和淬透性有有利的影響。同時，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Cr對0.3C-1Mn鋼回火性能的影響，添加量為￠6%。
Cr有利于提高鋼的回火抗力，但不構(gòu)成二次硬化。含Cr﹥6%的鋼在550℃淬火回火時，會出現(xiàn)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行固溶強化，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，Cr>3%。[14]Cr可以阻止V4C3的形成，延緩Mo2C的共格沉淀。V4C3和Mo2C是提高鋼的高溫強度和耐回火性的強化相。[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)清楚的半定量認識。
鉻對鋼共析點的影響與錳相似。當(dāng)鉻含量約為5%時，共析點的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C的含量。為此，你可以知道:動火作業(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組織和顯微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℃回火時析出，不易聚集長大， 可用作鋼中的強化相。中等碳化物形成元素w
莫與形成的MC
碳化物堆積致密，晶格簡單六方，穩(wěn)定性差，硬度高，熔點和熔化溫度高，在℃溫度范圍內(nèi)仍可作為鋼的強化相。M23C6(如Cr23C6等。)具有復(fù)雜的立方晶格，穩(wěn)定性差，結(jié)合強度弱，熔點和溶解溫度低(1090℃時溶于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，可作為強化相。M7C3具有復(fù)雜的六方結(jié)構(gòu)(如Cr7C3、
4cr3c3或Fe2Cr5C3)的穩(wěn)定性較差，像Fe3C碳化物一樣容易溶解析出，且聚集生長速率大，不能作為高溫強化相[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%時出現(xiàn)。另外，根據(jù)Fe-Cr-C三元系在5%Cr時的垂直截面，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，奧氏體A形成并進入(α+A+M7C3)三相區(qū)，在795℃左右進入(A+M7C3)兩相區(qū)。在970℃左右，(CrFe)7C3消失，進入單相A區(qū)。當(dāng)基體中C的含量為￠0.33%時，三相區(qū)(M7C3+M23C6和A)僅在793℃左右存在，然后在796℃(0.30% C時)進入(A+M7C3)區(qū)， 并且從那以后一直保持液相。殘留在鋼中的M7C3可以阻止晶粒生長。Nilson提出，對于1.5%C-13%Cr的成分合金，不穩(wěn)定的(CrFe)23C6不形成[20]。當(dāng)然，僅分析鐵鉻碳三元系會有一定偏差，要考慮添加合金元素的影響。東锜精密模具代理經(jīng)銷美國(芬可樂)、日本(日立、大同、新日鐵)、德國(薩斯特雷、巴德拉斯)、瑞典(益盛百)、歐洲(百路)進口的優(yōu)質(zhì)特鋼。公司通過嚴格的采購標準和先進的質(zhì)量檢測儀器，保證為客戶提供合格、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。
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