H13模具鋼
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H13模具鋼性能
H13模具鋼用于制造沖擊載荷大的鍛模，熱擠壓模，精鍛模；鋁、銅及其合金壓鑄模。
中文名
H13模具鋼
執(zhí)行標準
GB/T1299—2000
統(tǒng)一數(shù)字代號
T23353
類 型
熱作模具鋼
H13是熱作模具鋼，執(zhí)行標準GB/T1299—2000。；牌號4Cr5MoSiV1；合金工具鋼簡稱合工鋼，是在碳工鋼的基礎上加入合金元素而形成的鋼種。其中合工鋼包括：量具刃具用鋼、耐沖擊工具用鋼、冷作模具鋼、熱作模具鋼、無磁模具鋼、塑料模具鋼。
化學成分
C0.32~0.45，
Si0.80~1.20，
Mn0.20~0.50，
Cr4.75~5.50，
Mo1.10~1.75，
V0.80~1.20，
p≤0.030，
S≤0.030；
用途
H13模具鋼用于制造沖擊載荷大的鍛模，熱擠壓模，精鍛模；鋁、銅及其合金壓鑄模。
系引進美國的H13空淬硬化熱作模具鋼。其性能、用途和4Cr5MoSiV鋼基本相同，但因其釩含量高一些，故中溫（600度）性能比4Cr5MoSiV鋼要好，是熱作模具鋼中用途很廣泛的一種代表性鋼號。
規(guī)格
H13模具鋼板 寬度（210-610）*厚度（6-80） 熱軋
H13模具鋼管 外徑（6-219）*壁厚（0.5-25）
H13模具鋼錠 電渣錠0.35T 0.5T 0.75T 1.0T
1.5T 1.8T 2.0T 2.2T 2.8T （3.0-8.0）T
熱處理
（交貨狀態(tài)：布氏硬度HBW10/3000（小于等于235））
淬火：790度±15度預熱
1000度（鹽浴）或1010度（爐控氣氛）±6度加熱
保溫5~15min空冷
550度±6度回火退火、熱加工；
特性
電渣重熔鋼，該鋼具有高的淬透性和抗熱裂能力，該鋼含有較高含量的碳和釩，耐磨性好，韌性相對有所減弱，具有良好的耐熱性，在較高溫度時具有較好的強度和硬度，高的耐磨性和韌性，優(yōu)良的綜合力學性能和較高的抗回火穩(wěn)定性。
硬度分析
鋼中含碳量決定淬火鋼的基體硬度，按鋼中含碳量與淬火鋼硬度的關系曲線可以知道,H13模具鋼淬火硬度在55HRC左右。對工具鋼而言，鋼中的碳一部分進入鋼的基體中引起固溶強化。另外一部分碳將和合金元素中的碳化物形成元素結合成合金碳化物。對熱作模具鋼,這種合金碳化物除少量殘留的以外，還要求它在回火過程中在淬火馬氏體基體上彌散析出產(chǎn)生兩次硬化現(xiàn)象。從而由均勻分布的殘留合金碳化合物和回火馬氏體的組織來決定熱作模具鋼的性能。由此可見，鋼中的含C量不能太低。
熱處理工藝
1.預先熱處理 市場上供應的H13鋼鋼材和模坯，在鋼廠都已作好退火熱處理，保證了具有良好的金相組織，適當?shù)挠捕龋己玫募庸ば?，無需再進行退火。但制造廠進行改鍛后破壞了原來的組織和性能，增加了鍛造應力，必須進行重新退火。
等溫球化退火工藝為：860～890℃加熱保溫2h，降溫到740～760℃等溫4h，爐冷到500℃左右出爐。
2.淬火及回火 要求韌性好的模具淬火工藝規(guī)范：加熱溫度1020～1050℃，油冷或空冷，硬度54～58HRC；要求熱硬性為主的模具淬火工藝規(guī)范、加熱溫度1050～1080℃，油冷，硬度56～58HRC。
推薦回火溫度：530～560℃，硬度48～52HRC；回火溫度560～580℃；硬度47～49HRC。
回火應進行兩次。在500℃回火時，出現(xiàn)回火二次硬化峰，回火硬度最高，峰值在55HRC左右，但韌性最差。因此，回火工藝應避開500℃左右為宜。根據(jù)模具的使用需要，在540～620℃范圍內(nèi)回火較好。
淬火加熱應進行兩次預熱（600～650℃，800～850℃），以減少加熱過程產(chǎn)生熱應力。
3.化學熱處理 H13鋼若進行氣體滲氮或氮碳共滲可使模具進一步強化，但其氮化溫度不應高于回火溫度，以保證心部強度不降低，從而提高模具的使用壽命。
鋼的化學成分
H13鋼是C-Cr-Mo-Si-V型鋼,在世界上的應用極其普遍,同時各國許多學者對它進行了廣泛的研究,并在探究化學成分的改進。鋼的應用廣泛和具有優(yōu)良的特性,主要由鋼的化學成分決定的。當然鋼中雜質元素必須降低,有資料表明,當Rm在1550MPa時,材料含硫量由0.005%降到0.003%,會使沖擊韌度提高約13J。十分明顯,NADCA 207-2003標準就規(guī)定:優(yōu)級(premium)H13鋼含硫量小于0.005%,而超級(superior)的應小于0.003%S和0.015%P。下面對H13鋼的成分加以分析。
碳：美國AISI H13，UNS T20813，ASTM（最新版）的H13和FED QQ-T-570的H13鋼的含碳量都規(guī)定為（0.32~0.45）%，是所有H13鋼中含碳量范圍最寬的。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中還有X38CrMoV5-1的含碳量為（0.36~0.42）%。日本SKD 61的含碳量為（0.32~0.42）%。我國GB/T 1299和YB/T 094中4Cr5MoSiV1和SM 4Cr5MoSiV1的含碳量為（0.32~0.42）%和（0.32~0.45）%，分別與SKD61和AISI H13相同。特別要指出的是：北美壓鑄協(xié)會NADCA 207-90、207-97和207-2003標準中對H13鋼的含碳量都規(guī)定為（0.37~0.42）%。
含5%Cr的H13鋼應具有高的韌度，故其含C量應保持在形成少量合金C化物的水平上。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)的交界位置處較好。相應的含C量約0.4%。圖上還標出增加C或Cr量使M7C3量增多,具有更高耐磨性能的A2和D2鋼以作比較。另外重要的是,保持相對較低的含C量是使鋼的Ms點取于相對較高的溫度水平(H13鋼的Ms一般資料介紹為340℃左右)，使該鋼在淬冷至室溫時獲得以馬氏體為主加少量殘余A和殘留均勻分布的合金C化物組織，并經(jīng)回火后獲得均勻的回火馬氏體組織。避免使過多殘余奧氏體在工作溫度下發(fā)生轉變影響工件的工作性能或變形。這些少量殘余奧氏體在淬火以后的兩次或三次回火過程中應予以轉變完全。這兒順便指出，H13鋼淬火后得到的馬氏體組織為板條M+少量片狀M+少量殘余A。經(jīng)回火后在板條狀M上析出的很細的合金碳化物，國內(nèi)學者也作了一定工作。
