H13热作模具钢的化学成分

H13钢是C-Cr-Mo-Si-V型钢，在世界上的运用极其普遍,同时各国热作模具钢厂和学者对它进行了广泛的研讨，并在探究化学成分的改进。钢的运用广泛和具有优秀的特性，主要由钢的化学成分决议的。当然钢中杂质元素必须下降，有材料表明，当Rm在1550MPa时，材料含硫量由0.005%降到0.003%，会使冲击韧度进步约13J。NADCA 207-2003规范就规定：优级(premium)H13钢含硫量小于0.005%，而超级(superior)的应小于0.003%S和0.015%P。下面临H13钢的成分加以剖析。

碳：美国AISI H13，UNS T20813，ASTM（最新版）的H13和FED QQ-T-570的H13钢的含碳量都规定为（0.32~0.45）%，是一切H13钢中含碳量规模最宽的。德国X40CrMoV5-1和1.2344的含碳量为（0.37~0.43）%，含碳量规模较窄，德国DIN17350中还有X38CrMoV5-1的含碳量为（0.36~0.42）%。日本SKD 61的含碳量为（0.32~0.42）%。我国GB/T 1299和YB/T 094中4Cr5MoSiV1和SM 4Cr5MoSiV1的含碳量为（0.32~0.42）%和（0.32~0.45）%，分别与SKD61和AISI H13相同。特别要指出的是：北美压铸协会NADCA 207-90、207-97和207-2003规范中对H13钢的含碳量都规定为（0.37~0.42）%。

钢中含碳量决议淬火钢的基体硬度，按钢中含碳量与淬火钢硬度的联系曲线能够知道,H13钢的淬火硬度在55HRC左右。对工具钢而言，钢中的碳一部分进入钢的基体中引起固溶强化。别的一部分碳将和合金元素中的碳化物构成元素结合成合金碳化物。对热作模具钢,这种合金碳化物除少量残留的以外，还要求它在回火过程中在淬火马氏体基体上弥散分出发作两次硬化现象。从而由均匀分布的残留合金碳化合物和回火马氏体的安排来决议热作模具钢的功能。由此可见，钢中的含C量不能太低。

含0.5%Cr的H13钢应具有高的韧度，故其含C量应坚持在构成少量合金C化物的水平上。Woodyatt 和Krauss指出在870℃的Fe-Cr-C三元相图上,H13钢的方位在奥氏体A和（A+M3C+M7C3）三相区的交界方位处较好。相应的含C量约0.4%。图上还标出添加C或Cr量使M7C3量增多,具有更高耐磨功能的A2和D2钢以作比较。别的重要的是,坚持相对较低的含C量是使钢的Ms点取于相对较高的温度水平(H13钢的Ms一般材料介绍为340℃左右)，使该钢在淬冷至室温时取得以马氏体为主加少量残余A和残留均匀分布的合金C化物安排，并经回火后取得均匀的回火马氏体安排。避免使过多残余奥氏体在作业温度下发作改变影响工件的作业功能或变形。这些少量残余奥氏体在淬火今后的两次或三次回火过程中应予以改变完全。这儿顺便指出，H13钢淬火后得到的马氏体安排为板条M+少量片状M+少量残余A。经回火后在板条状M上分出的很细的合金碳化物，国内学者也作了一定作业。

众所周知，钢中添加碳含量将进步钢的强度，对热作模具钢而言，会使高温强度、热态硬度和耐磨损性进步，但会导致其韧度的下降。学者在工具钢产品手册文献中将各类H型钢的功能比较很明显证明了这个观念。一般认为导致钢塑性和韧度下降的含碳量界限为0.4%。为此要求人们在钢合金化设计时遵从下述准则:在坚持强度前提下要尽或许下降钢的含碳量,有材料已提出:在钢抗拉强度达1550MPa以上时,含C量在0.3%-0.4%为宜。H13钢的强度Rm，有文献介绍为1503.1MPa(46HRC时)和1937.5MPa(51HRC时)。

查阅FORD和GM公司材料引荐的TQ-1、Dievar和ADC3等钢中的含C量都为0.39%和0.38%等，相应的韧度指标等列于表1，其理由可由此管窥所及。

对要求更高强度的热作模具钢，选用的方法是在H13钢成分的基础上进步Mo含量或进步含碳量，这将在后面还会论及，当然韧度和塑性的略为下降是能够意料的。

2.2 铬： 铬是合金工具钢中最普遍含有的和价廉的合金元素。在美国H型热作模具钢中含Cr量在2%~12%规模。在我国合金工具钢（GB/T1299）的37个钢号中,除8CrSi和9Mn2V外都含有Cr。铬对钢的耐磨损性、高温强度、热态硬度、韧度和淬透性都有有利的影响，同时它溶入基体中会明显改进钢的耐蚀功能，在H13钢中含Cr和Si会使氧化膜细密来进步钢的抗氧化性。再则以Cr对0.3C-1Mn钢回火功能的效果来剖析，参加﹤6% Cr对进步钢回火抗力是有利的，但未能构成二次硬化；当含Cr﹥6%的钢淬火后在550℃回火会呈现二次硬化效应。人们对热作钢模具钢一般选5%铬的参加量。

工具钢中的铬一部分溶入钢中起固溶强化效果，另一部分与碳结合,按含铬量高低以(FeCr)3C、(FeCr)7C3和M23C6形式存在，从而来影响钢的功能。别的还要考虑合金元素的交互效果影响，如当钢中含铬、钼和钒时，Cr>3%时，Cr能阻挠V4C3的生成和推迟Mo2C的共格分出，V4C3和Mo2C是进步钢材的高温强度和抗回火性的强化相，这种交互效果进步该钢耐热变形功能。

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