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

其中合工鋼包括：量具刃具用鋼、耐沖擊工具用鋼、冷作模具鋼、熱作模具鋼、無(wú)磁模具鋼、塑料模具鋼。

化學(xué)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、預先熱處理市場(chǎng)上供應的H13鋼鋼材和模坯，在鋼廠(chǎng)都已作好退火熱處理，保證了具有良好的金相組織，適當的硬度，良好的加工性，無(wú)需再進(jìn)行退火。但制造廠(chǎng)進(jìn)行改鍛后破壞了原來(lái)的組織和性能，增加了鍛造應力，必須進(jìn)行重新退火。

等溫球化退火工藝為：860～890℃加熱保溫2h，降溫到740～760℃等溫4h，爐冷到500℃左右出爐。

2、淬火及回火 要求韌性好的模具淬火工藝規范：加熱溫度1020～1050℃，油冷或空冷，硬度54～58HRC；要求熱硬性為主的模具淬火工藝規范、加熱溫度1050～1080℃，油冷，硬度56～58HRC。

推薦回火溫度：530～560℃，硬度48～52HRC；回火溫度560～580℃；硬度47～49HRC。

回火應進(jìn)行兩次。在500℃回火時(shí)，出現回火二次硬化峰，回火硬度最高，峰值在55HRC左右，但韌性最差。因此，回火工藝應避開(kāi)500℃左右為宜。根據模具的使用需要，在540～620℃范圍內回火較好。

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

3、化學(xué)熱處理 H13鋼若進(jìn)行氣體滲氮或氮碳共滲可使模具進(jìn)一步強化，但其氮化溫度不應高于回火溫度，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，韌性相對有所減弱，具有良好的耐熱性，在較高溫度時(shí)具有較好的強度和硬度，高的耐磨性的韌性，優(yōu)良的綜合力學(xué)性能和較高的抗回火穩定性。

硬度分析

鋼中含碳量決定淬火鋼的基體硬度，按鋼中含碳量與淬火鋼硬度的關(guān)系曲線(xiàn)可以知道,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(jìn)入鋼的基體中引起固溶強化。另外一部分碳將和合金元素中的碳化物形成元素結合成合金碳化物。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(guò)程中在淬火馬氏體基體上彌散析出產(chǎn)生兩次硬化現象。從而由均勻分布的殘留合金碳化合物和回火馬氏體的組織來(lái)決定熱作模具鋼的性能。由此可見(jiàn)，鋼中的含C量不能太低。

化學(xué)元素對H13性能的影響

碳：美國AISI H13，UNS T20813，ASTM（最新版）的H13和FED QQ-T-570的H13鋼的含碳量都規定為（0.32~0.45）%，是所有H13鋼中含碳量范圍最寬的。德國X40CrMoV5-1和1.2344的含碳量為（0.37~0.43）%，含碳量范圍較窄，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(huì )NADCA 207-90、207-97和207-2003標準中對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高鋼的強度，對熱作模具鋼而言，會(huì )使高溫強度、熱態(tài)硬度和耐磨損性提高，但會(huì )導致其韌度的降低。學(xué)者在工具鋼產(chǎn)品手冊文獻中將各類(lèi)H型鋼的性能比較很明顯證明了這個(gè)觀(guān)點(diǎn)。通常認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(shí)遵循下述原則:在保持強度前提下要盡可能降低鋼的含碳量,有資料已提出:在鋼抗拉強度達1550MPa以上時(shí),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(shí))和1937.5MPa(51HRC時(shí))。

對要求更高強度的熱作模具鋼，采用的方法是在H13鋼成分的基礎上提高M(jìn)o含量或提高含碳量，這將在后面還會(huì )論及，當然韌度和塑性的略為降低是可以預料的。

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H型熱作模具鋼中含Cr量在2%~12%范圍。在我國合金工具鋼（GB/T1299）的37個(gè)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(shí)它溶入基體中會(huì )顯著(zhù)改善鋼的耐蝕性能，在H13鋼中含Cr和Si會(huì )使氧化膜致密來(lái)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(lái)分析，加入﹤6% Cr對提高鋼回火抗力是有利的，但未能構成二次硬化；當含Cr﹥6%的鋼淬火后在550℃回火會(huì )出現二次硬化效應。人們對熱作鋼模具鋼一般選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(lái)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、鉬和釩時(shí)，Cr>3%[14]時(shí)，Cr能阻止V4C3的生成和推遲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。

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

Cr對鋼共析點(diǎn)的影響，它和Mn大致相似，在約5%的含鉻量時(shí)，共析點(diǎn)的含C量降到0.5%左右。另外Si﹑W﹑Mo﹑V﹑Ti的加入更顯著(zhù)降低共析點(diǎn)含C量。為此可以知道：熱作模具鋼和高速鋼一樣屬于過(guò)共析鋼。共析含C量的降低，將增加奧氏體化后組織中和最后組織中的合金碳化物含量。

鋼中合金C化物的行為與其自身的穩定性有關(guān)，實(shí)際上，合金C化物的結構、穩定性與相應C化物形成元素的d電子殼層和S電子殼層的電子欠缺程度相關(guān)。隨著(zhù)電子欠缺程度下降，金屬原子半徑隨之減小，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合物變化，C化物的穩定性減弱，其相應熔化溫度和在A(yíng)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。具有面心立方點(diǎn)陣的VC碳化物，穩定性高，約在900~950℃溫度開(kāi)始溶解，在1100℃以上開(kāi)始大量溶解（溶解終結溫度為1413℃）；它在500~700℃回火過(guò)程中析出，不易聚集長(cháng)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(jiǎn)單六方點(diǎn)陣，它們的穩定性較差些，亦具較高的硬度、熔點(diǎn)和溶解溫度，仍可作為在500~650℃范圍使用鋼的強化相。M23C6(如Cr23C6等)具有復雜立方點(diǎn)陣，穩定性更差，結合強度較弱，熔點(diǎn)和溶解溫度較低（在1090℃溶入A中），只有在少數耐熱鋼中經(jīng)綜合合金化后才有較高穩定性（如（CrFeMoW）23C6,可作為強化相。具有復雜六方結構的M7C3(如Cr7C3、 Fe4Cr3C3或Fe2Cr5C3)的穩定性更差，它和Fe3C類(lèi)碳化物一樣很易溶解和析出，具有較大的聚集長(cháng)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(guò)手持式光譜儀，直接對模具鋼進(jìn)行分析。幾秒就可以出牌號和各個(gè)元素的成分是多少。

（斯派克手持X射線(xiàn)熒光光譜儀）