H13模具鋼全麵介紹，附鑒別牌（pái）號攻略

H13:是熱（rè）作模（mó）具鋼（gāng）。執行標準GB/T1299—2000。 統一數（shù）字代號A20502；牌號（hào）4Cr5MoSiV1；合金工具鋼簡稱（chēng）合工鋼，是（shì）在碳工鋼的基礎上加入合（hé）金元素而形成的鋼種。

其中（zhōng）合工（gōng）鋼包括：量具刃具用鋼、耐（nài）衝擊工具用鋼、冷作模（mó）具鋼、熱作模（mó）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（rè）處理工藝

1、預先熱處理市場上供應的H13鋼鋼材和模坯（pī），在鋼廠都已作好退火（huǒ）熱處理，保（bǎo）證了具有（yǒu）良好的金相組織（zhī），適當的（de）硬度（dù），良好的加工性，無需（xū）再進行退火。但製造廠進（jìn）行改鍛後（hòu）破壞了原來的組織和性能，增加了鍛造應力，必須（xū）進行重新退火。

等溫球化退火工（gōng）藝為：860～890℃加熱保溫2h，降溫（wēn）到740～760℃等溫4h，爐冷到500℃左右出爐（lú）。

2、淬（cuì）火及回（huí）火 要求韌性好的模具淬火（huǒ）工藝規範：加熱溫度1020～1050℃，油冷（lěng）或空冷，硬度54～58HRC；要求熱硬性為主的模具淬火工藝規範、加熱溫度（dù）1050～1080℃，油冷，硬度（dù）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（huí）火應進行兩次。在500℃回火（huǒ）時，出現回火二次硬（yìng）化峰，回火硬度最高，峰值在55HRC左右，但韌性最差（chà）。因此，回火（huǒ）工藝應（yīng）避開500℃左（zuǒ）右為宜。根據模具的使用需要，在540～620℃範圍內回火較好。

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

3、化學熱處理 H13鋼若（ruò）進行氣體滲氮（dàn）或氮碳共滲可使模具進一步強化，但其氮化溫度不應高於回火溫度，以保證心部強度不降低，從而提高模具的使用壽（shòu）命。

特性

電（diàn）渣重容鋼，該鋼具有高的淬透性和抗熱裂能力，該鋼含有較（jiào）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，在較高溫度時具有較好的強度和硬度，高的耐磨性的韌性，優良的（de）綜合力學（xué）性能和較高的抗回火穩定性（xìng）。

硬度分析

鋼中含（hán）碳量決定淬火鋼的基體硬度，按鋼中含碳量與淬火鋼（gāng）硬度的關係曲線可以知（zhī）道,H13鋼的（de）淬火硬（yìng）度在55HRC左右。

對工具鋼而言，鋼中（zhōng）的（de）碳一部分進入鋼的基體中引起固溶強化。另（lìng）外一部分碳將和合金元素中的碳化物形成元素結合成合（hé）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（zài）回火過程中在（zài）淬（cuì）火馬氏體基體上彌散析出產生兩次硬（yìng）化現象（xiàng）。從而由均勻（yún）分布的殘（cán）留合金碳化合物和回火（huǒ）馬氏體的組織來（lái）決定（dìng）熱（rè）作模具鋼的性能（néng）。由此可見，鋼中的含C量不能太低。

化學（xué）元素對H13性（xìng）能的影響

碳：美（měi）國AISI H13，UNS T20813，ASTM（最新（xīn）版）的H13和FED QQ-T-570的H13鋼的含碳量都規（guī）定為（0.32~0.45）%，是所有H13鋼中含碳量範圍最寬的。德國X40CrMoV5-1和1.2344的含碳量為（0.37~0.43）%，含碳量範圍較窄，德國DIN17350中還有X38CrMoV5-1的含（hán）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（yā）鑄協會NADCA 207-90、207-97和（hé）207-2003標（biāo）準中對H13鋼的含碳量都規定為（0.37~0.42）%。含5%Cr的H13鋼應具有高的韌度，故其含C量應（yīng）保持在形成少量合金C化物的水平上

所周知，鋼中增加碳含量將提（tí）高（gāo）鋼的強度，對熱作（zuò）模具鋼而言，會使高溫強度、熱（rè）態硬度和耐磨損性提（tí）高，但會導致其（qí）韌度的降低。學者在工具鋼產（chǎn）品手冊文（wén）獻中將各類H型鋼的性能（néng）比較很明顯證明了這個觀點。通（tōng）常認為導（dǎo）致鋼塑性和韌度降低（dī）的（de）含碳量界限為（wéi）0.4%。為此要求人（rén）們（men）在鋼合金化設計時遵循下述原（yuán）則:在保持強度前提下要盡可能降低鋼的含碳量,有資料已（yǐ）提出:在鋼抗拉強（qiáng）度達1550MPa以上時（shí）,含C量在（zài）0.3%-0.4%為宜。H13鋼的強度（dù）Rm，有文獻介紹為（wéi）1503.1MPa(46HRC時)和1937.5MPa(51HRC時)。

對要求（qiú）更高強度的熱作模具鋼，采用的（de）方法是在H13鋼成分的基礎上提高Mo含量或提高含碳量，這將在後麵還會論及（jí），當然韌度（dù）和塑性的略為降低是（shì）可以預料的。

鉻： 鉻是合金工具鋼中最普遍含有的和（hé）價廉的合金元素（sù）。在（zài）美國H型熱作（zuò）模具鋼中含Cr量（liàng）在2%~12%範圍。在我國合金工具鋼（GB/T1299）的（de）37個鋼號中,除8CrSi和（hé）9Mn2V外都含有Cr。鉻（gè）對鋼的耐磨損性（xìng）、高溫強度（dù）、熱態硬（yìng）度、韌度和淬透性都（dōu）有有利的影響，同時它溶（róng）入基體中會顯著改善（shàn）鋼的耐蝕性能（néng），在H13鋼中含（hán）Cr和Si會使氧（yǎng）化膜致密來提高鋼的抗氧化性。再則以Cr對0.3C-1Mn鋼（gāng）回火性能的作（zuò）用來分析，加入﹤6% Cr對提高（gāo）鋼回火抗力是有利的，但未（wèi）能構成二次硬化；當含Cr﹥6%的鋼淬火後在550℃回火會出現二次硬化效應。人們對熱作鋼模具鋼一（yī）般選5%鉻的加入量。

工具鋼中的鉻一部分溶入鋼中起固溶強（qiáng）化作用，另一部分與碳結合,按含鉻量高低以(FeCr)3C、(FeCr)7C3和M23C6形式存在，從而來影響鋼的（de）性能。另外還要考慮合金元素的交互作用影（yǐng）響，如當鋼中（zhōng）含鉻（gè）、鉬和（hé）釩時，Cr>3%[14]時，Cr能（néng）阻止V4C3的生成（chéng）和推遲Mo2C的共格析出，V4C3和Mo2C是提高鋼材的高溫強度和抗回火性的強化相[14]，這種交互作用提高該鋼耐熱變形性能。

鉻溶入鋼奧（ào）氏體中增加鋼的淬透性（xìng）。Cr﹑Mn﹑Mo﹑Si﹑Ni都與Cr一樣是增加鋼淬透性的合金元素。

Cr對鋼共（gòng）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（zhe）降低共（gòng）析點含C量。為此可以知道：熱作模具鋼和高速鋼一樣（yàng）屬於過共析鋼。共析含C量的降低，將（jiāng）增加奧氏體化後組織中（zhōng）和最後組織中的（de）合金碳化物含量。

鋼中合金（jīn）C化物的行為與其自身的穩定性（xìng）有關（guān），實（shí）際上，合金C化物的結構、穩定性與相（xiàng）應C化物形成元素的d電子殼層和S電子殼層的電（diàn）子欠缺程度相關。隨著電子（zǐ）欠缺程度下降，金屬原子半徑隨之（zhī）減小，碳和金屬元素的原子半徑（jìng）比rc/rm增加（jiā），合金C化物由間隙相向間隙化合物變化，C化物的穩定性減弱，其（qí）相應熔化溫度和在A中溶解溫（wēn）度降低，其生成自由能的絕對值減小，相應的（de）硬（yìng）度值下降。具有麵心（xīn）立方點陣的VC碳化物，穩定性高，約在900~950℃溫度開始溶解，在1100℃以上開始大量溶解（溶解終結溫度為1413℃）；它在（zài）500~700℃回火過程中析出，不易聚集長大，能作為鋼中強化（huà）相（xiàng）。中等碳化物形成元素（sù）W 、Mo形成（chéng）的M2C和（hé）MC 碳化物具有密排和簡單六方點陣，它們的穩定性較差（chà）些，亦（yì）具較高的硬（yìng）度、熔（róng）點和溶解溫度，仍可作為在500~650℃範圍使用鋼的強化相。M23C6(如Cr23C6等)具有複雜立方點陣，穩定性更差，結合（hé）強度較弱，熔點和溶解溫度較低（在1090℃溶入A中），隻（zhī）有在少數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（huà）相。具有複雜六方結構的M7C3(如Cr7C3、 Fe4Cr3C3或Fe2Cr5C3)的穩定（dìng）性更差，它和Fe3C類碳化物一樣很易溶解和（hé）析出，具有較大的聚集長大速度，一般不能作為高溫強化相。

如（rú）何鑒別H13模具鋼（gāng）：

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

（斯派克手持X射線熒光光譜儀）