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H13钢是国际上广泛应用的一种空冷硬化热作模具钢。与H11钢相比，H13钢具有较高的热强度和硬度，在中温条件下具有很好的韧性、热疲劳性能和一定的耐磨性。在较低的奥氏体化温度下空淬，热处理变形小，空淬时产生氧化皮倾向小，可以抵抗熔融铝的冲蚀作用。(1)、化学成分
钢的应用广泛和具有优良的特性,主要由钢的化学成分决定的。当然钢中杂质元素必须降低,有资料表明,当Rm在1550MPa时,材料含硫量由0.005%降到0.003%,会使冲击韧度提高约13J。十分明显,NADCA 207-2003标准就规定: 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。下面对H13钢的成分加以分析。
| C |
Si |
Mn |
Cr |
Mo |
V |
P |
S |
0.32-0.45 |
0.80-1.20 |
0.20-0.50 |
4.75-5.50 |
1.10-1.75 |
0.80-1.20 |
≤0.030 |
≤0.030 |
钢中含碳量决定淬火钢的基体硬度，按钢中含碳量与淬火钢硬度的关系曲线可以知道,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。另外一部分碳将和合金元素中的碳化物形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析出产生两次硬化现象。从而由均匀分布的残留合金碳化合物和回火马氏体的组织来决定热作模具钢的性能。由此可见，钢中的含C量不能太低。
（2）、临界点
| 临界点 |
Ac1 |
Ac3 |
Ar1 |
Ar3 |
Ms |
Mf |
温度/ ℃ |
860 |
915 |
775 |
815 |
340 |
215 |
（3）、热加工 锻造工艺规范
| 项目 |
加热温度/ ℃ |
始锻温度/ ℃ |
终锻温度/ ℃ |
冷却方式 |
钢锭 |
1140 -1180 |
1100 – 1150 |
850 – 900 |
缓冷（沙冷或坑冷） |
钢坯 |
1120 - 1150 |
1050 - 1100 |
850 - 900 |
缓冷（沙冷或坑冷） |
（4）、预备热处理
1）锻后退火：加热温度为860-890℃，保温 3-4h，炉冷至500 ℃以下出炉空冷，退火后温度MAX229HBS，组织为球化珠光体 + 少量碳化物。
2）去应力退火：加热温度为730-760℃，保温3–4h，炉冷。
（5）、淬火及回火
1）推荐淬火规范：淬火温度为1020 - 1050℃，油冷或空冷，硬度为56 – 58HRC。
2）推荐回火规范：回火温度为560 - 580℃，回火硬度为47 – 49HRC。通常采用2次回火，第2次回火温度比第1次低20℃。
硬度、晶粒度与淬火温度的关系
| 淬火温度 / ℃ |
930 |
950 |
980 |
1000 |
1020 |
1040 |
1060 |
1080 |
1100 |
硬度HRC |
50.3 |
52 |
53.5 |
54.8 |
56.3 |
57.8 |
58.2 |
59.1 |
59.1 |
晶粒度 / 级 |
— |
11.2 |
11.1 |
11.1 |
11.1 |
11 |
10 |
8 |
7 |
不同回火温度后室温力学性能
| 回火温度/℃ |
淬后 |
200 |
400 |
500 |
520 |
550 |
580 |
600 |
650 |
700 |
硬度HRC |
56 |
54 |
54 |
55.5 |
54 |
52.5 |
49 |
45.5 |
33 |
28 |
σb / MPa |
— |
— |
2040 |
2100 |
2080 |
1980 |
1780 |
1650 |
1180 |
— |
ψ (%) |
— |
— |
40 |
34 |
40 |
48 |
53 |
54 |
55 |
— |
δ5(%) |
— |
— |
11 |
11 |
11.5 |
12 |
12.5 |
14 |
18 |
— |
ak/J.cm-2 |
— |
— |
40 |
32 |
35 |
50 |
60 |
70 |
100 |
— |
（6）、H13应用范围：
H13钢广泛用于制造热挤压模具，芯棒、模锻锤的锤模，锻造压力机模具，精锻机用模具以及铝、铜及其合金的压铸模。
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