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H13為熱作模具鋼，是在碳工鋼的基礎(chǔ)上加入合金元素形成的鋼種。GB/T1299—2014。
基本信息
H13
統(tǒng)一數(shù)字代碼T23353；牌號(hào)4Cr5MoSiV1。在中溫（~600°）綜合性能好，淬透性高(可在空氣中淬火)，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、鍛造壓力模等。
力學(xué)性能
一般交貨狀態(tài) ：退火,245～205HB,
淬火 二次回火≥50HRC，
1030℃油淬，565℃回火的硬度約為49-52HRC，二次回火580℃，硬度約47--50HRC，抗拉強(qiáng)度約為1400-1500MPa（工件φ900x300，形狀簡單的型腔)
在450--500℃在溫度下，屈服強(qiáng)度約為1100MPa，
交貨狀態(tài)
布氏硬度HBW10/3000（≤229）
主要特性
H13鋼是使用最廣泛、最具代表性的熱作模具鋼，其主要特點(diǎn)是：
(1)淬透性高，韌性高；
(2)耐熱性好，工作場(chǎng)所可進(jìn)行水冷；
(3)具有中等耐磨性，可采用滲碳或滲氮工藝提高其表面硬度，但應(yīng)略有降低耐熱裂性；
(4)碳含量低，回火二次硬化能力差；
(5)在高溫下具有抗軟化能力，但使用溫度高于540℃（1000℉）硬度迅速下降(即工作溫度為540)℃）；
(6)熱處理變形小；
(7)中高切削加工；
(8)中等抗脫碳能力。
更值得注意的是，它也可以用來制造航空工業(yè)的重要組成部分。
更值得注意的是，它也可以用來制造航空工業(yè)的重要組成部分。
生活用途
用途和9CRWMN模具鋼基本相同，但由于釩含量高，中溫(600度)性能比4Cr5MoSiV鋼是熱作模具鋼中廣泛使用的代表性鋼號(hào)。
H鍛模、熱擠壓模、精鍛模、鋁、銅及其合金壓鑄模。
化學(xué)成分
H13模具鋼
CSiMnCrMoVPS0.32~0.450.80~1.200.20~0.504.75~5.501.10~1.750.80~1.20≤0.03≤0.03淬火：790度 -15度預(yù)熱，1000度(鹽浴)或1010度(爐控氣氛) -6度加熱，5~15度保溫min空冷，550度 -6度 回火、退火、熱加工；
H13H13鋼是C-Cr-Mo-Si-V型鋼在世界上得到了廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，來自世界各地的許多學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了廣泛的研究，并探索了化學(xué)成分的改進(jìn)。與此同時(shí)，來自世界各地的許多學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了廣泛的研究，并探索了化學(xué)成分的改進(jìn)。鋼具有廣泛的應(yīng)用和優(yōu)良的特性，主要由鋼的化學(xué)成分決定。當(dāng)然，鋼中的雜質(zhì)元素必須減少，數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)Rm在1550MPa當(dāng)材料硫含量從0.005%降至0.003%時(shí)，沖擊韌性將提高約13%J。NADCA 207-2003標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：優(yōu)級(jí)(premium)H13鋼硫含量小于0.005%，超級(jí)(superior)應(yīng)小于0.003%S和0.015%P。H分析了13鋼的成分。碳：美國AISI H13，UNS T20813，ASTM(最新版)H13和FED QQ-T-570的H13鋼含碳量規(guī)定.32~0.45%是全部H13鋼含碳量最寬。德國X40CrMoV5-1和1.2344的碳含量為(0.37~0.43%，含碳量窄，德國DIN17350中還有X38CrMoV5-1含碳量為(0.36~0.42）%。日本SKD 61含碳量為(0.32~0.42）%。我國GB/T 1299和YB/T 094中4Cr5MoSiV1和SM 4Cr5MoSiV含碳量為(0.32~0.42）%和（0.32~0.45%分別與SKD61和AISI H13相同。尤其是北美壓鑄協(xié)會(huì)NADCA 207-90，207-97，207-2003標(biāo)準(zhǔn)H13鋼含碳量規(guī)定.37~0.42）%。
淬火鋼的基體硬度取決于碳含量與淬火鋼硬度的關(guān)系曲線，H13鋼淬火硬度555HRC左右。對(duì)于工具鋼，鋼中的部分碳進(jìn)入鋼基，導(dǎo)致固溶性增強(qiáng)。碳的另一部分將與合金元素中的碳化物形成元素結(jié)合成合金碳化物。除少量殘留外，合金碳化物還需要在淬火馬氏體基體上硬化兩次。因此，熱作模具鋼的性能取決于殘留合金碳化合物的均勻分布和回火馬氏體的組織?？梢婁撝蠧含量不宜過低。
含0.5%Cr的H13鋼應(yīng)具有較高的韌性，因此其含C量應(yīng)保持在形成少量合金C化物的水平。Woodyatt 和Krauss指出在870℃的Fe-Cr-C在三元相圖上，H13鋼位于奧氏體A和（A M3C M7C三相交界處較好。C含量約為0.4%。添加C或添加C也標(biāo)Cr量使M7C3量增加，耐磨性更高A2和D2鋼作比較。此外，保持相對(duì)較低的C含量也很重要Ms溫度水平相對(duì)較高(H13鋼的Ms一般資料介紹340℃左右)使鋼在淬火至室溫時(shí)獲得少量殘留A和殘留均勻分布的合金C化物組織，回火后獲得均勻的回火馬氏體組織。在工作溫度下避免過多的殘留奧氏體變化，影響工件的工作性能或變形。這些少量殘余奧氏體應(yīng)在淬火后的兩次或三次回火過程中完全改變。順便說一句，H13鋼淬火后獲得的馬氏體組織為板條M 少量片狀M 少量殘余A。在板條狀M上沉淀的細(xì)合金碳化物回火后，國內(nèi)學(xué)者也做了一些工作。
眾所周知，鋼中碳含量的增加會(huì)提高鋼的強(qiáng)度。對(duì)于熱模鋼，它可以提高高溫強(qiáng)度、熱硬度和耐磨性，但可以降低其韌性。在工具鋼產(chǎn)品手冊(cè)中，學(xué)者們明顯證明了各種H型鋼的性能。一般認(rèn)為，導(dǎo)致鋼塑性和韌性降低的碳含量邊界為0.4%。因此，要求人們?cè)阡摵辖鸹O(shè)計(jì)中遵循以下原則：在保持強(qiáng)度的前提下，盡可能降低鋼的碳含量。數(shù)據(jù)顯示，鋼的抗拉強(qiáng)度為1550MPaC含量在0.3%-0.4%以上為宜。H13鋼的強(qiáng)度Rm，文獻(xiàn)介紹為1503.1MPa(46HRC時(shí))和1937.5MPa(51HRC時(shí))。
查閱FORD和GM推薦公司信息TQ-1、Dievar和ADC3.鋼中C含量為0.39%和0.38%，表1中列出了相應(yīng)的韌性指標(biāo)，可見原因。
熱作模具鋼對(duì)強(qiáng)度要求高，H在提高13鋼成分的基礎(chǔ)上Mo后面將討論碳含量或碳含量的增加。當(dāng)然，可以預(yù)測(cè)韌性和塑性會(huì)略有下降。
2.2 鉻： 鉻是合金工具鋼中最常見、最便宜的合金元素。它含有美國H型熱作模具鋼Cr量在2%~12%之間。我國合金工具鋼（GB/T1299)37個(gè)鋼號(hào)，除8CrSi和9Mn2V外都含有Cr。鉻有利于鋼的耐磨性、高溫強(qiáng)度、熱硬度、韌性和淬火性。在基體中溶解會(huì)顯著提高鋼的耐腐蝕性H13鋼中含Cr和Si致密氧化膜，提高鋼的抗氧化性。再則以Cr對(duì)0.3C-1Mn鋼回火性能的分析和增加﹤6% Cr有利于提高鋼回火阻力，但不構(gòu)成二次硬化；當(dāng)含量Cr﹥鋼淬火后6%為550℃回火會(huì)產(chǎn)生二次硬化效果。熱作鋼模具鋼的添加量一般為5%鉻。
工具鋼中的鉻部分溶解在鋼中起固溶強(qiáng)化作用，另一部分根據(jù)鉻含量與碳結(jié)合(FeCr)3C、(FeCr)7C3和M23C6形式存在，從而影響鋼的性能。此外，當(dāng)鋼中含有鉻、鉬和釩時(shí)，還應(yīng)考慮合金元素的交互作用，Cr>3%[14]時(shí)，Cr能阻止V4C3.生成和延遲Mo2C共格析出，V4C3和Mo2C提高鋼的高溫強(qiáng)度和耐回火性[14]，這種交互作用提高了鋼的耐熱變形性。
鉻溶解鋼奧氏體，提高鋼的淬透性。Cr﹑Mn﹑Mo﹑Si﹑Ni都與Cr也是增加鋼淬透性的合金元素。人們習(xí)慣于用淬透因子來表示，國內(nèi)現(xiàn)有數(shù)據(jù)[15]一般只使用Grossmann等待信息，然后Moser和Legat基本淬透直徑由含C量和奧氏體晶粒度決定Dic計(jì)算合金鋼的理想臨界直徑，并根據(jù)合金元素含量確定淬火因子見圖3）Di,也可以從以從以下公式計(jì)算：
Di=Dic×2.21Mn×1.40Si×2.13Cr×3.275Mo×1.47Ni (1)
(1)合金元素以質(zhì)量百分比表示。人們是對(duì)的Cr﹑Mn﹑Mo﹑Si和Ni對(duì)鋼淬透性的影響有相當(dāng)清晰的半定量理解。人們是對(duì)的Cr﹑Mn﹑Mo﹑Si和Ni對(duì)鋼淬透性的影響有相當(dāng)清晰的半定量理解。
Cr它和Mn大致相似約為5%時(shí)，共析點(diǎn)的C含量降至0.5%左右Si﹑W﹑Mo﹑V﹑TiC含量顯著降低。因此，熱作模具鋼和高速鋼屬于過分析鋼。降低C含量會(huì)增加奧氏體化后組織和最終組織中的合金碳化物含量。
鋼中合金C化物的行為與其自身的穩(wěn)定性有關(guān)。事實(shí)上，合金C化物的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性與相應(yīng)C化物形成元素的D電子外殼層和S電子外殼層的電子缺陷[17]。隨著電子缺乏程度的下降，金屬原子半徑減小，碳和金屬元素的原子半徑比rc/rm合金C化合物由間隙相對(duì)間隙化合物變化，C降低化合物的穩(wěn)定性、相應(yīng)的熔化溫度和A中的溶解溫度、自由能的絕對(duì)值和相應(yīng)的硬度值。面心立方點(diǎn)陣VC碳化物穩(wěn)定性高，約900~950℃1100溫度開始溶解℃大量溶解(溶解終結(jié)溫度為1413)℃）[17]；500~700℃回火過程中沉淀，不易聚集生長，可作為鋼中的強(qiáng)化相。中等碳化物形成元素W 、Mo形成的M2C和MC 碳化物排列密集，點(diǎn)陣簡單，穩(wěn)定性差，硬度高，熔點(diǎn)高，溶解溫度高，仍可作為500~650℃鋼的強(qiáng)化應(yīng)用于范圍。M23C6(如Cr23C6.立方點(diǎn)陣復(fù)雜，穩(wěn)定性差，熔點(diǎn)和溶解溫度低(1090)℃溶解在A中)，只有少數(shù)耐熱鋼經(jīng)過綜合金化后才具有較高的穩(wěn)定性(如（CrFeMoW）23C六、可作為強(qiáng)化相。六方結(jié)構(gòu)復(fù)雜M7C3(如Cr7C3、 Fe4Cr3C3或Fe2Cr5C3)穩(wěn)定性差，和Fe3C碳化物易溶解沉淀，聚集生長速度快，一般不能用作高溫強(qiáng)化相[17]。
我們?nèi)詮腇e-Cr-C三元相圖可以簡單理解H13鋼中的合金碳化物相。按Fe-Cr-C系700℃[18~20]和870℃[9]三元等溫截面圖，含0.4%C鋼中,隨Cr量會(huì)增加（FeCr）3C（M3C）和（CrFe）7C3(M7C3)型合金碳化物。注意870℃只包含在圖中Cr量大于11%才會(huì)出現(xiàn)M23C6）。另外根據(jù)Fe-Cr-C三元系在5%Cr當(dāng)時(shí)的垂直截面為0.40%C退火鋼α相(約1%固溶)Cr）和（CrFe）7C3合金C化物。當(dāng)加熱至791℃以上形成奧氏體A和進(jìn)入（α A M7C三相區(qū)，795℃左右進(jìn)入（A M7C三、二相區(qū)約970℃時(shí),（CrFe）7C消失，進(jìn)入單相A區(qū)。當(dāng)基體含有C時(shí)﹤0.33%時(shí),在793℃左右才存在（M7C3 M23C6和A）七九六三相區(qū)℃進(jìn)入（A M7C3）區(qū)（0.30%C以后一直保持到液相。鋼中殘留M7C防止A晶粒生長。Nilson提出1.5%C-13%Cr成分合金，不穩(wěn)定（CrFe）23C6不形成[20]。當(dāng)然,單以Fe-Cr-C考慮合金元素的影響，三元分析會(huì)有一些偏差。
