H13模具鋼全麵介紹，附鑒別牌號攻略（luè）

H13:是熱作模具鋼。執行標準GB/T1299—2000。 統一數字（zì）代號A20502；牌（pái）號4Cr5MoSiV1；合金工具鋼簡稱合工鋼，是在碳工鋼的基礎上加入合金元素而形成的鋼種。

其（qí）中合（hé）工鋼包括：量具刃具用鋼、耐衝擊工具用鋼、冷作模具鋼、熱作模具鋼、無磁模（mó）具鋼、塑料模具鋼。

化學成分（%）

C：0.32~0.45，

Si：0.80~1.20，

Mn：0.20~0.50，

Cr：4.75~5.50，

Mo：1.10~1.75，

V：0.80~1.20，

p≤0.030，

S≤0.030；

H13熱處理工藝

1、預先熱處理（lǐ）市場上供應的H13鋼鋼材和模坯，在鋼廠都已作好退（tuì）火熱處理，保證了具有良好的金（jīn）相組織，適當的（de）硬度，良好的加工性，無需再進（jìn）行（háng）退火。但製造廠進行改鍛（duàn）後破壞（huài）了原來的組（zǔ）織和性能，增加了鍛造應力，必須進行重（chóng）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（lú）冷（lěng）到500℃左右出爐。

2、淬火及回火 要求韌性好（hǎo）的模具（jù）淬火工藝規範：加熱溫度1020～1050℃，油冷或空冷，硬（yìng）度54～58HRC；要求熱硬性為主的模具淬火工藝規（guī）範、加熱溫度1050～1080℃，油冷，硬度56～58HRC。

推薦回火溫（wēn）度：530～560℃，硬度48～52HRC；回火溫（wēn）度560～580℃；硬度47～49HRC。

回火應進行兩次。在500℃回火時，出現回火二次硬化峰，回（huí）火硬度最高，峰值在55HRC左右，但韌性最（zuì）差。因此，回火工藝應避開500℃左右為宜。根（gēn）據模具的使用需要，在540～620℃範圍內回火較好。

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

3、化學（xué）熱處（chù）理 H13鋼若進行氣體滲氮或氮碳共滲可使（shǐ）模具進一步強化，但（dàn）其氮化溫（wēn）度不應高於回火溫度（dù），以保證心部強度不降低，從而提高模具的使用壽命。

特性

電渣重容鋼，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（hǎo），韌性相對有所減弱，具有良好的耐熱性，在較高溫（wēn）度時具有較好的強度和硬度，高（gāo）的耐（nài）磨性的韌性，優良的綜合力學性能和較高（gāo）的抗回火穩定性。

硬度分析

鋼中（zhōng）含碳量決（jué）定淬火鋼的基體硬度，按鋼中含碳量與淬火鋼硬度的關係曲（qǔ）線可以知（zhī）道,H13鋼（gāng）的淬火硬度在55HRC左（zuǒ）右。

對工具鋼而言，鋼中的碳一部分進入鋼的基（jī）體中引起固（gù）溶強化。另外一部（bù）分碳將和合金元素中的碳化物形（xíng）成元素結合成合金碳化物。對熱作模（mó）具鋼,這種合金（jīn）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析（xī）出產生兩次硬化現象。從而由均勻分布的（de）殘留合金碳化合物和回火馬氏體（tǐ）的組織來決定熱作模具鋼的性能。由此可見，鋼中的含C量不能太低。

化學元素對H13性能的影響

碳（tàn）：美國AISI H13，UNS T20813，ASTM（最（zuì）新版）的H13和FED QQ-T-570的H13鋼的（de）含（hán）碳量都規定為（wéi）（0.32~0.45）%，是所有H13鋼（gāng）中含碳量範圍最（zuì）寬的。德國X40CrMoV5-1和1.2344的含碳量為（0.37~0.43）%，含碳量（liàng）範圍較窄，德國DIN17350中還有（yǒu）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（zhōng）4Cr5MoSiV1和（hé）SM 4Cr5MoSiV1的（de）含碳量（liàng）為（0.32~0.42）%和（hé）（0.32~0.45）%，分別與SKD61和AISI H13相同。

特別要（yào）指出（chū）的是：北美壓鑄協會NADCA 207-90、207-97和（hé）207-2003標準中對H13鋼的含碳量（liàng）都規定為（0.37~0.42）%。含5%Cr的H13鋼應具有高的韌度，故其含C量應保持在形成少量合金C化物的水平上

所（suǒ）周知，鋼中增加碳含量將提高鋼的強度，對（duì）熱作模具鋼（gāng）而言，會（huì）使高溫（wēn）強度、熱態硬度和耐磨（mó）損性提高，但會導致其韌度的降低。學者在工具鋼產品手冊文（wén）獻中將各類H型鋼的性能比較很明顯（xiǎn）證明了這個（gè）觀點。通常認（rèn）為導致鋼塑性和韌度降低的含碳量界限為0.4%。為此要求人們在鋼合金化設計時遵循下述原則:在保持強度前提下要盡可（kě）能降低鋼的含碳量（liàng）,有資料已提出:在鋼抗拉強度達1550MPa以上時,含C量在0.3%-0.4%為宜。H13鋼的（de）強度Rm，有文獻介紹為1503.1MPa(46HRC時)和1937.5MPa(51HRC時)。

對要求更高強度的熱作模具鋼，采用（yòng）的方法是在H13鋼成分的基礎上（shàng）提高Mo含量（liàng）或提高含碳（tàn）量（liàng），這（zhè）將在後麵還會論及（jí），當（dāng）然（rán）韌度和塑性的略為降低是可以預（yù）料的。

鉻： 鉻是合金工具鋼中最普遍含有的和價廉的合金元素。在（zài）美國H型熱作模具鋼中含Cr量在2%~12%範（fàn）圍。在我國合金工具鋼（GB/T1299）的37個鋼號中,除8CrSi和9Mn2V外都含（hán）有Cr。鉻對鋼的耐磨損性、高溫強度、熱（rè）態硬度、韌度和淬透性都有有利的影響，同（tóng）時它溶入基體中會顯著改（gǎi）善鋼的（de）耐蝕性能，在H13鋼中含（hán）Cr和Si會使氧化膜致（zhì）密（mì）來提高鋼的抗氧化性。再則以Cr對0.3C-1Mn鋼回火性能的作用來分析，加入﹤6% Cr對提高鋼回火抗力（lì）是有利的，但未能構成二次硬化；當含Cr﹥6%的鋼淬火後在550℃回火會出現二（èr）次硬化效應。人們對熱作鋼模具鋼一般選5%鉻的加入（rù）量。

工具鋼中的鉻（gè）一部分（fèn）溶入鋼中起固溶強化作用，另一部分與碳結合,按含鉻量高低以(FeCr)3C、(FeCr)7C3和（hé）M23C6形式存在，從而（ér）來影響鋼的性能。另外還要考慮合金元素的交互作用影響，如當鋼中含鉻、鉬（mù）和釩時，Cr>3%[14]時（shí），Cr能阻止V4C3的（de）生成和推遲Mo2C的共格（gé）析出，V4C3和Mo2C是提高（gāo）鋼材的高溫強度和（hé）抗回火性的強化相（xiàng）[14]，這種交互作用提高該鋼耐熱變形性能。

鉻溶入鋼奧氏體中增加鋼的淬透性。Cr﹑Mn﹑Mo﹑Si﹑Ni都與Cr一樣（yàng）是增加（jiā）鋼淬透性的（de）合金元素。

Cr對鋼共析點的影響，它和Mn大致相似，在約5%的含鉻量時，共析點的含C量降到0.5%左右。另外Si﹑W﹑Mo﹑V﹑Ti的加入更顯著降低共析點含C量。為此可以知道：熱作模具鋼和（hé）高速鋼一樣屬於過（guò）共析鋼。共析含C量的降低，將增加奧氏體化（huà）後組織（zhī）中和最後組織中的合金碳（tàn）化物含量。

鋼中合金C化（huà）物的行為與其自身的穩定性有關，實際上，合金C化物的結構、穩定性（xìng）與相應C化物形成元素的d電子殼層和S電子（zǐ）殼（ké）層的電（diàn）子欠缺程（chéng）度相關。隨著電子欠缺程度下降，金（jīn）屬原子半徑隨（suí）之減小，碳和金屬元素的原子半徑比rc/rm增加，合金C化物由間隙相向間隙化（huà）合物變化，C化物（wù）的穩定性減弱（ruò），其相應熔化溫度和在A中溶解溫度降低，其生成自由能的絕對值減小，相應的硬度值下降。具有麵心立方點陣的VC碳化物，穩定性高，約在（zài）900~950℃溫度開始溶解（jiě），在1100℃以上開始（shǐ）大量溶解（溶解終結溫度為1413℃）；它在500~700℃回火過程中析出，不易聚集長大，能作為鋼中強化相。中等碳化物形成元素W 、Mo形成的M2C和MC 碳化物具有密排和簡單六方點陣，它們（men）的穩定（dìng）性較差些，亦具較高（gāo）的硬度、熔點和溶解溫度，仍可作為（wéi）在500~650℃範圍使用鋼的強化相。M23C6(如Cr23C6等)具（jù）有複雜立方點陣，穩定性更（gèng）差，結（jié）合強度（dù）較弱，熔點和溶解溫度（dù）較低（在1090℃溶（róng）入A中），隻有在少數（shù）耐熱鋼中經綜合合金化後才有較高穩定性（如（CrFeMoW）23C6,可作為強化相。具有複雜（zá）六方結構的M7C3(如Cr7C3、 Fe4Cr3C3或Fe2Cr5C3)的穩定性更差，它和Fe3C類碳化物一樣很易溶解和析（xī）出，具有（yǒu）較（jiào）大的聚集長大速度，一般不能作為高溫強化相。

如何鑒別H13模具鋼：

我們可以通過手持式（shì）光譜儀，直接對模具鋼進行分（fèn）析。幾秒就可以（yǐ）出牌號和各個元素的成分是多少。

（斯派克手（shǒu）持X射線熒光光譜儀）