熱作模具鋼-----H13H13是一種空冷硬化的熱作模具鋼，也是所有熱作模具鋼中使用最廣泛的鋼號(hào)之一。該鋼具有較高的熱強(qiáng)度和硬度；在中溫條件具有很好的韌性、熱疲勞性能和一定的耐磨性，在較低的奧氏體化溫度條件下空淬，熱處理變形小，空淬時(shí)產(chǎn)生氧化鐵皮的傾向小，而且可以抵抗熔融鋁的沖蝕作用。熱作模具鋼-----H13（1）具有高的淬透性和高的韌性；（2）優(yōu)良的抗熱裂能力，在工作場(chǎng)合可予以水冷；（3）具有中等耐磨損能力，還可以采用滲碳或滲氮工藝來(lái)提高其表面硬度，但要略為降低抗熱裂能力；（4）因其含碳量較低，回火中二次硬化能力較差；（5）在較高溫度下具有抗軟化能力，但使用溫度高于540℃（1000℉）硬度出現(xiàn)迅速下降（即能耐的工作溫度為540℃）；（6）熱處理的變形??；（7）中等和高的切削加工性；（8）中等抗脫碳能力。更為令人注意的是,它還可用于制作航空工業(yè)上的重要構(gòu)件。

一、H13鋼的主要特性鋼

號(hào)CSiMnCrMoVPSH130.32~0.450.80~1.200.20~0.504.50~5.501.10~1.750.80～1.20≤0.30≤0.30二、H13的化學(xué)成分H13是熱作模具鋼。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T1299—2000。統(tǒng)一數(shù)字代號(hào)A20502；牌號(hào)4Cr5MoSiV1；鉻：鉻在鋼中可形成鉻的碳化物，能提高鋼的高溫強(qiáng)度和耐磨性，使C曲線右移，提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性。鉻和其他碳化物形成元素一起提供給鋼具有較高的淬透性和好的抗軟化能力，所以H13鋼在空冷條件下能夠淬硬。在6barN2氣體真空處理?xiàng)l件下可淬透直徑為160mm。但鉻的加入會(huì)增加碳化物的不均勻程度，致使鋼中會(huì)出現(xiàn)亞穩(wěn)定的共晶碳化物，這種碳化物現(xiàn)在國(guó)內(nèi)一般可用高碳鉻軸承鋼相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)予以評(píng)定。鉻含量的提高有利于增加材料的熱強(qiáng)度，但對(duì)韌度不利。鉬：鉬也是碳化物形成元素和鉻一樣，可提高鋼的高溫硬度和淬透性。此外，鉬可以阻礙奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，從而使晶粒得到細(xì)化，減小回火脆性。釩：釩比鉻和鉬更容易形成碳化物，極少溶入鐵的固溶體中。釩的碳化物使鋼具有良好的熱硬性，并可細(xì)化晶粒，提高鋼的耐磨性。硅：硅是對(duì)鐵素體進(jìn)行置換固溶強(qiáng)化非常有效的元素，僅次于磷，但同時(shí)在一定程度上降低鋼的韌度和塑性。一般都將硅限制在鋼脫氧需要的范圍內(nèi)。如果將Si作為合金元素加入鋼中，其量一般不小于0.4%。硅也為提高回火抗力的有效元素。Si降低碳在鐵素體中的擴(kuò)散速度，使回火時(shí)析出的碳化物不易聚集，增加回火穩(wěn)定性。另外，硅易使鋼呈現(xiàn)帶狀組織，使鋼的橫向性能比縱向性能差，也使鋼的脆性轉(zhuǎn)折溫度升高。Si還具有促進(jìn)鋼的脫碳敏感性，但Si有利于高溫抗氧化性的提高。錳:錳可以改變鋼在凝固時(shí)所形成的氧化物的性質(zhì)和形狀。同時(shí)它與S有較大的親合力，可以避免在晶界上形成低熔點(diǎn)的硫化物FeS，而以具有一定塑性的MnS存在，從而消除硫的有害影響，改善鋼的熱加工性能。Mn具有固溶強(qiáng)化作用，從而提高鐵素體和奧氏體的強(qiáng)度和硬度，雖然其固溶強(qiáng)化效果不及碳、磷和硅，但其對(duì)鋼的延展性幾乎沒(méi)有影響。在鐵素體-珠光體型鋼中Mn是唯一可使屈服強(qiáng)度增加又使冷脆轉(zhuǎn)變溫度變化最小的合金元素。將材料鍛造后加工成金相、沖擊、拉伸和斷裂韌度試樣。淬火加熱在鹽浴爐中進(jìn)行，兩種熱處理方案。方案一為常規(guī)處理方法：退火800～850℃，1040℃淬火+600℃回火，回火兩次，工藝曲線如圖1所示。方案二為細(xì)化處理：預(yù)熱850～870℃，1150℃淬火/720℃℃+1050℃淬火+600℃回火，回火兩次，工藝曲線如圖2所示。三、H13的熱處理工藝1、H13鋼在成分上的發(fā)展趨勢(shì)在改善H13鋼的成分方面，目前國(guó)際上的趨勢(shì)是向低Si高M(jìn)o方向發(fā)展。對(duì)于Si量降低的作用有:⑴V形或∧形偏析減輕；

⑵宏觀組織均勻化；⑶微觀凝固組織的樹(shù)枝晶細(xì)化；⑷減少凝固時(shí)凝固界面上的成分過(guò)冷；⑸共晶碳化物的減少；⑹奧氏體結(jié)晶細(xì)化；⑺塑性和韌度提高；⑻高溫疲勞裂紋擴(kuò)展速度減?。虎腿渥兞鸭y擴(kuò)展速度減低；⑽淬火冷卻抑制貝氏體轉(zhuǎn)變；⑾抗熱裂性提高，Si量降低帶來(lái)的不足是切削性能降低。四、H13鋼的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)于高M(jìn)o的優(yōu)點(diǎn)有:⑴提高淬透性，抑制晶界碳化物的析出和貝氏體轉(zhuǎn)變；⑵提高回火抗力；⑶提高高溫強(qiáng)度和高溫蠕變強(qiáng)度；⑷提高抗熱裂能力；⑸提高韌度；⑹共晶碳化物細(xì)化和碳化物分布均勻。關(guān)于抑制貝氏體轉(zhuǎn)變：對(duì)610mm×203mm×500mm的H13模塊經(jīng)3bar氮?dú)鈿獯愫笮牟亢捅砻娴呢愂象w量達(dá)70%和40%，而對(duì)低Si高M(jìn)o的SKD61鋼相應(yīng)僅有2%和1%。這對(duì)模具使用壽命提高十分有利。2、H13鋼在表面改性方面的發(fā)展趨勢(shì)