熱作H13模具鋼有哪些用途和特性？

合金工具鋼簡(jiǎn)稱(chēng)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(wú)磁模具鋼、塑料模具鋼。

H13是熱作模具鋼，執行標準GB/T1299—2000。

統一數字代號T20502。牌號4Cr5MoSiV1。

H13模具鋼化學(xué)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；

H13鋼是C-Cr-Mo-Si-V型鋼，在世界上的應用非常普遍，各國許多學(xué)者對它進(jìn)行了廣泛的研究，并在探究化學(xué)成分的改進(jìn)。鋼的應用廣泛和具有優(yōu)良的特性,主要由鋼的化學(xué)成分決定的。當然鋼中雜質(zhì)元素必須降低,有資料表明，當Rm在1550MPa時(shí),材料含硫量由0.005%降到0.003%，會(huì )使沖擊韌度提高約13J。

十分明顯,NADCA 207-2003標準就規定: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。

H13模具鋼特性

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(shí)具有較好的強度和硬度，高的耐磨性的韌性，優(yōu)良的綜合力學(xué)性能和較高的抗回火穩定性。

H13模具鋼用途

H13模具鋼系引進(jìn)美國的H13空淬硬化熱作模具鋼。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。

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。

H13模具鋼硬度分析

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(guān)系曲線(xiàn)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(jìn)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(guò)程中在淬火馬氏體基體上彌散析出產(chǎn)生兩次硬化現象。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(lái)決定熱作模具鋼的性能。由此可見(jiàn)，鋼中的含C量不能太低。

H13模具鋼熱處理工藝

1. 化學(xué)熱處理

H13鋼若進(jìn)行氣體滲氮或氮碳共滲可使模具進(jìn)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。

2. 預先熱處理

市場(chǎng)上供應的H13鋼鋼材和模坯，在鋼廠(chǎng)都已作好退火熱處理，保證了具有良好的金相組織，適當的硬度，良好的加工性，無(wú)需再進(jìn)行退火。但制造廠(chǎng)進(jìn)行改鍛后破壞了原來(lái)的組織和性能，增加了鍛造應力，必須進(jìn)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。

3. 淬火及回火

要求韌性好的模具淬火工藝規范：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(jìn)行兩次。在500℃回火時(shí)，出現回火二次硬化峰，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(kāi)500℃左右為宜。根據模具的使用需要，在540～620℃范圍內回火較好。 

淬火加熱應進(jìn)行兩次預熱（600～650℃，800～850℃），以減少加熱過(guò)程產(chǎn)生熱應力。