基本资料

　　H13[1]是一种热作模具钢，执行标准GB/T1299-2000。 T2050统一数字代号；4Cr5MoSiV1型号；

　　H13

　　通称合工钢的合金工具钢，应在碳工钢的前提下加入合金元素。其中合工钢包括：量具刀具钢、抗冲击工具钢、冷模钢、热模钢、无磁模钢、塑料模钢。

　　物理性能

　　强度 ：淬火,245～淬火，205HB，≥50HRC

　　交战情况

　　HBW10/3000布氏硬度（≤235））

　　2关键特点

　　H13钢是最广泛、最具代表性的热作模钢种，其主要特点是：[2]

　　(1)淬透性强，韧性强；

　　(2)良好的耐热裂缝水平，可在工作场所给予水冷；

　　(3)具有中等耐磨性，也可采用渗氮或渗氮工艺提高表面硬度，但稍微降低耐热裂纹；

　　(4)由于碳含量低，二次硬化水平在淬火中较弱；

　　(5)在较高温度下具有抗变软性，但使用温度高于540℃(10000)℉）强度迅速下降(即可耐工作温度为540℃)；

　　(6)热处理变形小；

　　(7)中等和强切削加工性能；

　　(8)中等抗渗碳水平。

　　更引人注目的是，它还可以用来制造航天工业中的关键部件。

　　更引人注目的是，它还可以用来制造航天工业中的关键部件。

　　3生活用途

　　其用途与9CRWMN模具钢基本相同，但由于其钒含量较高，中温(600度)性能优于4Cr5MoSiV钢，是热作模具钢中广泛使用的象征性钢号。

　　H13模具钢用于制造冲击载荷大的锻模、热挤模、精锻模；铝、铜及其合金压铸模。

　　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；

　　淬火：790度 -15度加热，1000度(盐浴)或1010度(炉控气氛) -加热6度，保温5~15分钟，空冷550度。 -6度 淬火；淬火，热处理；

　　H13钢是C-Cr-Mo-Si-V型钢，在世界范围内得到了广泛的应用，与此同时，许多国家的学者对其进行了广泛的研究，并且正在改进研究成分。钢材具有广泛的应用和优良的特性，主要取决于钢材的化学成分。钢材具有广泛的应用和优良的特性，主要取决于钢材的化学成分。天然钢材中的残渣原素必须减少，有数据显示，当Rm处于1550MPa时，材料含硫量由0.005%降至0.003%，将使冲击韧度提高约13J。十分明显,NADCA 207-2003规范要求：优级规范(premium)H13钢含硫量低于0.005%，而且很大。(superior)S和0.015%应小于0.003%P。以下是对H13钢成分的分析。

　　H13

　　碳：美国AISI H13，UNS T20813，ASTMH13和FED(最新版本) QQ-T-H13钢570的含碳量规定为(0.32~0.45)%，是所有H13钢中碳含量最广的范畴。德国X40CrMoV5-1和1.2344含碳量为(0.37~0.43)%，含碳量范围较窄，德国DIN17350含碳量为(0.36~0.42)%，X38CrMoV5-1含碳量为%。日本SKD 含碳量为61%(0.32~0.42)%。我国GB/T 1299和YB/T 4Cr5MoSiV1和SMoSM 在SKD61和AISISI中，4Cr5MoSiV1的碳含量为%和%(0.32~0.45)%， H13同样。尤其是北美压铸协会NADCA 207-90、H13钢的含碳量在207-97和207-2003规范中均为(0.37~0.42)%。

　　根据钢中碳含量和淬火钢硬度的关联曲线，可以知道淬火钢的基材强度是由钢中碳含量和淬火钢硬度之间的关联曲线决定的。对于工具钢，钢中碳的一部分进入钢的基材，导致固溶强化。另外，部分碳会与合金元素中的渗碳体结合形成合金渗碳体。对于热作模具钢，这种合金渗碳体除了少量残留外，还规定他在淬火过程中弥漫在淬火马氏体基材上，造成两次硬化。然后，热作模具钢的性能由共同分布的残余合金碳化合物和回火马氏体部门确定。很容易看出，钢中的C含量不能太低。

　　含有5%Cr的H13钢应该具有很强的韧性，因此含有的C量应该保持在形成一点合金C化物的程度。Woodyatt 在870℃，Krauss强调Fe-Cr-在C三元相图中，H13钢位于马氏体A和（A M3C 三相区域的交界部位在M7C3中处于良好状态。相应的C含量约为0.4%。图表还注明增加C或Cr量使M7C3量增加，具有较高耐磨性的A2和D2钢进行比较。此外，保持较低的C含量是为了使钢的Ms点达到较高的温度水平(一般来说，H13钢的Ms数据介绍为340℃左右)，使钢在淬火至室温时获得以奥氏体为主的合金C化物组织，并在淬火后获得均匀的回火马氏体组织。防止过多的残余奥氏体在工作温度下发生变化，危害工件的工作特性或变形。在淬火后的两次或三次淬火过程中，这种少量残留的奥氏体应该彻底改变。顺便说一下，H13钢淬火后得到的马氏体组织是板M 少许块状M 一点残留A。经过淬火后，在板条M上析出的非常细的合金渗碳体，中国学者也做了一些工作。

　　众所周知，钢中碳含量的增加会增加钢的强度。对于热作模具钢来说，它会提高高温强度、热态硬度和耐磨性，但会降低其韧性。在工具钢产品手册文献中，学者对各种H型钢的性能进行了比较明显的验证。一般认为导致钢塑性和韧性下降的碳含量界限为0.4%。所以规定人们在钢合金化设计时要遵循以下标准：在保持强度的同时，要尽量减少钢的碳含量，有些材料已经提出：当钢的抗压强度达到1550MPa以上时，含C量为0.3%-0.4%。关于1503.13钢强度Rm的文献。MPa1937年(46HRC时)和MPa(51HRC时)。

　　查看TQ-1，FORD和GM公司资料介绍、Dievar和ADC3等钢中的C含量均为0.39%和0.38%等，相应的韧性指标等列于表1，其原因可以从管窥中得到。

　　对于规定较高强度的热作为模具钢，选择的方法是在H13钢成分的前提下增加Mo成分或含碳量，这将在后面讨论。预计自然韧性和塑性会略有降低。

　　2.2 铬： 铬是合金工具钢中最常见、最便宜的合金元素。H型热作模具钢在美国的Cr含量为2%~12%。合金工具钢在中国（GB在37个钢号中，除了8CrSi和9Mn2V之外，T1299都有Cr。铬有利于钢的耐磨性、高温强度、热强度、韧性和淬透性。同时，当它与基材融合时，钢的耐腐蚀性会得到显著提高。H13钢中含有的Cr和Si会使氧化膜致密，从而提高钢的抗氧化性。此外，Cr对0.3C-分析1Mn钢淬火特性的功效，添加﹤6% Cr有利于提高钢淬火抗力，但不能构成二次硬化；当含有Cr时，﹥在550℃淬火后，6%的钢淬火具有二次硬化作用。热作钢模具钢的添加量一般为5%铬。

　　一部分工具钢中的铬融入钢中，起到固溶强化作用，另一部分与碳融合，根据含铬量多少(FeCr)3C、(FeCr)以7C3和M23C6的形式存在，从而影响钢材的性能。另外还要考虑合金元素的交互作用危害，例如，当钢中含有铬、钼和钒时，Cr>3%[14]当时，Cr可以阻止V4C3的生成和Mo2C的延迟分析，V4C3和Mo2C是提高钢高温强度和抗回火能力的增强相。[14]，这种交互作用提高了钢材的耐热变形性能。

　　在钢马氏体中加入铬，提高钢的淬透性。Cr﹑Mn﹑Mo﹑Si﹑Ni和Cr一样，是增加钢淬透性的合金元素。每个人都习惯于使用淬透性因素来表达，一般中国目前的材料[15]还只使用Grossmann等材料，随后Moser和Legat[16,22]的进一步工作提出，碳钢的最佳临界孔径Dic和合金元素成分由含C量和奥氏体晶粒度确定的淬透性因素(见图3)来计算碳钢的最佳临界孔径Di，也可以从下式进行近似计算：

　　Di=Dic×2.21Mn×1.40Si×2.13Cr×3.275Mo×1.47Ni (1)

　　(1)每种合金元素的质量百分比表示。人们通过这种方式对待Cr﹑Mn﹑Mo﹑Si和Ni元素对钢淬透性的危害有相当明确的半定量掌握。人们通过这种方式对待Cr﹑Mn﹑Mo﹑Si和Ni元素对钢淬透性的危害有相当明确的半定量掌握。

　　Cr对钢共析点的危害，与Mn大致相似，当含铬量约为5%时，共析点的含量降至0.5%左右。此外Si﹑W﹑Mo﹑V﹑Ti的加持似乎减少了共析点的C含量。所以可以知道：热作模具钢和高速钢一样属于过共析钢。分析中C含量的减少，会增加奥氏体化后组织中合最终组织中的合金渗碳体成分。

　　钢中合金C化物的行为与其自身的可靠性有关。事实上，合金C化物的结构和可靠性与相应C化物产生元素的d电子壳层和S电子壳层的电子缺乏程度有关[17]。随着电子缺乏程度的降低，金属原子半径的降低，碳和化学元素的原子半径比rc/rm高，合金C化物从间隙相向间隙化合物转变，C化物的稳定性减弱，相应的熔化温度降低到A中的熔化温度，自由能的绝对值降低，相应的硬度值降低。VC渗碳体具有面心立方点阵，稳定性高，温度在900~950℃左右逐渐融化，在1100℃以上逐渐融化(融化结束温度为1413℃)[17]；在500~700℃的淬火环节中，他沉淀下来，不容易聚集成长，可以作为钢中加强相。中等渗碳体产生原素W 、M2C和MCMo形成 渗碳体具有密排和简单的六方点阵，稳定性较弱，强度、溶点和融解温度较高，仍可作为500~650℃范围内钢材的加强相。M23C6(如Cr23C6等)具有复杂的立方点阵，可靠性较差，结合强度较差，溶点和融解温度较低(1090℃融入A中)，只有在少数耐磨钢中经过综合金化后才具有较高的可靠性(例如（CrFeMoW）23C6，可以作为强化相。M7C3具有复杂的六方结构(例如Cr7C3)、 Fe4Cr3C3或Fe2Cr5C3的稳定性较差，它和Fe3C类渗碳体一样容易融解和沉淀，具有较大的汇聚增长率，一般不能成为高温增强相[17]。

　　我们仍然从Fe开始-Cr-在H13钢中，C三元相图可以简单地掌握合金渗碳体相。按Fe-Cr-C系统700℃[18~20]和870℃[9]三元等温截面相图，对于含有0.4%C的钢材，随着Cr量的增加，（FeCr）3C（M3C）和（CrFe）合金渗碳体7C3(M7C3)。请注意，M23C6只会出现在870℃图上，Cr含量超过11%)。另外，基于Fe-Cr-在5%Cr时，C三元系的垂直截面，对含有0.40%C的钢进行退火。α相(约1%固溶)Cr）和（CrFe）合金C化物7C3。当加热到791℃时，产生马氏体A和进入（α A 三相区，在795℃上下进入M7C3。（A 在970℃左右，M7C3)两相区，（CrFe）7C3消退，进入单相A区。在含有C量的基材中﹤只有在793℃左右才能存在0.33%(M7C3) 在796℃，M23C6和A的三相区进入（A 在此之前，M7C3区域(0.30%C)一直保持到液相。钢铁中残留的M7C3有阻挡A晶粒生长的作用。Nilson提出，1.5%C-Cr成分合金13%，不稳定。（CrFe）不产生23C6[20]。自然而然地，只有Fe-Cr-C三元系分析中存在一些误差，需要了解添加合金元素的影响。