H13鋼是C-Cr-Mo-Si-V型鋼，在世界上的運(yùn)用極其普遍,同時(shí)各國(guó)熱作模具鋼廠和學(xué)者對(duì)它進(jìn)行了廣泛的研討，并在探究化學(xué)成分的改進(jìn)。鋼的運(yùn)用廣泛和具有優(yōu)秀的特性，主要由鋼的化學(xué)成分決議的。當(dāng)然鋼中雜質(zhì)元素必須下降，有材料表明，當(dāng)Rm在1550MPa時(shí)，材料含硫量由0.005%降到0.003%，會(huì)使沖擊韌度進(jìn)步約13J。NADCA 207-2003規(guī)范就規(guī)定：優(yōu)級(jí)(premium)H13鋼含硫量小于0.005%，而超級(jí)(superior)的應(yīng)小于0.003%S和0.015%P。下面臨H13鋼的成分加以剖析。

碳：美國(guó)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）%，是一切H13鋼中含碳量規(guī)模最寬的。德國(guó)X40CrMoV5-1和1.2344的含碳量為（0.37~0.43）%，含碳量規(guī)模較窄，德國(guó)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(guó)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(huì)NADCA 207-90、207-97和207-2003規(guī)范中對(duì)H13鋼的含碳量都規(guī)定為（0.37~0.42）%。

鋼中含碳量決議淬火鋼的基體硬度，按鋼中含碳量與淬火鋼硬度的聯(lián)系曲線能夠知道,H13鋼的淬火硬度在55HRC左右。對(duì)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(qiáng)化。別的一部分碳將和合金元素中的碳化物構(gòu)成元素結(jié)合成合金碳化物。對(duì)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分出發(fā)作兩次硬化現(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安排來(lái)決議熱作模具鋼的功能。由此可見，鋼中的含C量不能太低。

含0.5%Cr的H13鋼應(yīng)具有高的韌度，故其含C量應(yīng)堅(jiān)持在構(gòu)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鋼的方位在奧氏體A和（A+M3C+M7C3）三相區(qū)的交界方位處較好。相應(yīng)的含C量約0.4%。圖上還標(biāo)出添加C或Cr量使M7C3量增多,具有更高耐磨功能的A2和D2鋼以作比較。別的重要的是,堅(jiān)持相對(duì)較低的含C量是使鋼的Ms點(diǎn)取于相對(duì)較高的溫度水平(H13鋼的Ms一般材料介紹為340℃左右)，使該鋼在淬冷至室溫時(shí)取得以馬氏體為主加少量殘余A和殘留均勻分布的合金C化物安排，并經(jīng)回火后取得均勻的回火馬氏體安排。避免使過(guò)多殘余奧氏體在作業(yè)溫度下發(fā)作改變影響工件的作業(yè)功能或變形。這些少量殘余奧氏體在淬火今后的兩次或三次回火過(guò)程中應(yīng)予以改變完全。這兒順便指出，H13鋼淬火后得到的馬氏體安排為板條M+少量片狀M+少量殘余A。經(jīng)回火后在板條狀M上分出的很細(xì)的合金碳化物，國(guó)內(nèi)學(xué)者也作了一定作業(yè)。

眾所周知，鋼中添加碳含量將進(jìn)步鋼的強(qiáng)度，對(duì)熱作模具鋼而言，會(huì)使高溫強(qiáng)度、熱態(tài)硬度和耐磨損性進(jìn)步，但會(huì)導(dǎo)致其韌度的下降。學(xué)者在工具鋼產(chǎn)品手冊(cè)文獻(xiàn)中將各類H型鋼的功能比較很明顯證明了這個(gè)觀念。一般認(rèn)為導(dǎo)致鋼塑性和韌度下降的含碳量界限為0.4%。為此要求人們?cè)阡摵辖鸹O(shè)計(jì)時(shí)遵從下述準(zhǔn)則:在堅(jiān)持強(qiáng)度前提下要盡或許下降鋼的含碳量,有材料已提出:在鋼抗拉強(qiáng)度達(dá)1550MPa以上時(shí),含C量在0.3%-0.4%為宜。H13鋼的強(qiáng)度Rm，有文獻(xiàn)介紹為1503.1MPa(46HRC時(shí))和1937.5MPa(51HRC時(shí))。

查閱FORD和GM公司材料引薦的TQ-1、Dievar和ADC3等鋼中的含C量都為0.39%和0.38%等，相應(yīng)的韌度指標(biāo)等列于表1，其理由可由此管窺所及。

對(duì)要求更高強(qiáng)度的熱作模具鋼，選用的方法是在H13鋼成分的基礎(chǔ)上進(jìn)步Mo含量或進(jìn)步含碳量，這將在后面還會(huì)論及，當(dāng)然韌度和塑性的略為下降是能夠意料的。

2.2 鉻： 鉻是合金工具鋼中最普遍含有的和價(jià)廉的合金元素。在美國(guó)H型熱作模具鋼中含Cr量在2%~12%規(guī)模。在我國(guó)合金工具鋼（GB/T1299）的37個(gè)鋼號(hào)中,除8CrSi和9Mn2V外都含有Cr。鉻對(duì)鋼的耐磨損性、高溫強(qiáng)度、熱態(tài)硬度、韌度和淬透性都有有利的影響，同時(shí)它溶入基體中會(huì)明顯改進(jìn)鋼的耐蝕功能，在H13鋼中含Cr和Si會(huì)使氧化膜細(xì)密來(lái)進(jìn)步鋼的抗氧化性。再則以Cr對(duì)0.3C-1Mn鋼回火功能的效果來(lái)剖析，參加﹤6% Cr對(duì)進(jìn)步鋼回火抗力是有利的，但未能構(gòu)成二次硬化；當(dāng)含Cr﹥6%的鋼淬火后在550℃回火會(huì)呈現(xiàn)二次硬化效應(yīng)。人們對(duì)熱作鋼模具鋼一般選5%鉻的參加量。

工具鋼中的鉻一部分溶入鋼中起固溶強(qiáng)化效果，另一部分與碳結(jié)合,按含鉻量高低以(FeCr)3C、(FeCr)7C3和M23C6形式存在，從而來(lái)影響鋼的功能。別的還要考慮合金元素的交互效果影響，如當(dāng)鋼中含鉻、鉬和釩時(shí)，Cr>3%時(shí)，Cr能阻撓V4C3的生成和推遲Mo2C的共格分出，V4C3和Mo2C是進(jìn)步鋼材的高溫強(qiáng)度和抗回火性的強(qiáng)化相，這種交互效果進(jìn)步該鋼耐熱變形功能。

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