H13鋼是C-Cr-Mo-Si-V型鋼，在世界上的運用極其普遍,同時各國熱作模具鋼廠和學(xué)者對它進行了廣泛的研討，并在探究化學(xué)成分的改進。鋼的運用廣泛和具有優(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，材料含硫量由0.005%降到0.003%，會使沖擊韌度進步約13J。NADCA 207-2003規(guī)范就規(guī)定：優(yōu)級(premium)H13鋼含硫量小于0.005%，而超級(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X40CrMoV5-1和1.2344的含碳量為（0.37~0.43）%，含碳量規(guī)模較窄，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規(guī)范中對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。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一般材料介紹為340℃左右)，使該鋼在淬冷至室溫時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上分出的很細的合金碳化物，國內(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步鋼的強度，對熱作模具鋼而言，會使高溫強度、熱態(tài)硬度和耐磨損性進步，但會導(dǎo)致其韌度的下降。學(xué)者在工具鋼產(chǎn)品手冊文獻中將各類H型鋼的功能比較很明顯證明了這個觀念。一般認為導(dǎo)致鋼塑性和韌度下降的含碳量界限為0.4%。為此要求人們在鋼合金化設(shè)計時遵從下述準則:在堅持強度前提下要盡或許下降鋼的含碳量,有材料已提出:在鋼抗拉強度達1550MPa以上時,含C量在0.3%-0.4%為宜。H13鋼的強度Rm，有文獻介紹為1503.1MPa(46HRC時)和1937.5MPa(51HRC時)。

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)的韌度指標等列于表1，其理由可由此管窺所及。

對要求更高強度的熱作模具鋼，選用的方法是在H13鋼成分的基礎(chǔ)上進步Mo含量或進步含碳量，這將在后面還會論及，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廉的合金元素。在美國H型熱作模具鋼中含Cr量在2%~12%規(guī)模。在我國合金工具鋼（GB/T1299）的37個鋼號中,除8CrSi和9Mn2V外都含有Cr。鉻對鋼的耐磨損性、高溫強度、熱態(tài)硬度、韌度和淬透性都有有利的影響，同時它溶入基體中會明顯改進鋼的耐蝕功能，在H13鋼中含Cr和Si會使氧化膜細密來進步鋼的抗氧化性。再則以Cr對0.3C-1Mn鋼回火功能的效果來剖析，參加﹤6% Cr對進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℃回火會呈現(xiàn)二次硬化效應(yīng)。人們對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，Cr>3%時，Cr能阻撓V4C3的生成和推遲Mo2C的共格分出，V4C3和Mo2C是進步鋼材的高溫強度和抗回火性的強化相，這種交互效果進步該鋼耐熱變形功能。

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