還有很多國內(nèi)的。模具鋼與進(jìn)口的相比，在性能特點(diǎn)上有很多優(yōu)勢，在一些場合使用時可以使效果更加理想。H13[1]是動火作業(yè)。模具鋼，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T..統(tǒng)一數(shù)字代碼T20502；品牌4Cr5MoSiV1；

　　合金工具鋼，簡稱合金鋼，是在碳鋼的基礎(chǔ)上添加合金元素形成的鋼種。其中合成鋼包括:量具和刀具用鋼、抗沖擊工具用鋼、冷加工用鋼。模具鋼熱加工模具鋼，非磁性模具鋼，塑料模具鋼。

　　布氏硬度HBW10/3000(≤235)

　　2個主要特征

　　H13鋼是應(yīng)用更廣泛、更具代表性的熱作。模具鋼種，其主要特征是:[2]

　　(1)高淬透性和高韌性；

　　(2)優(yōu)異的抗熱裂性，可在工作場所水冷；

　　(3)耐磨性適中，可采用滲碳或滲氮工藝提高其表面硬度，但抗熱裂性要稍有降低；

　　(4)由于碳含量低，回火時的二次硬化能力差；

　　(5)在高溫下具有抗軟化性，但當(dāng)使用溫度高于540℃(1000℉)時(即工作溫度為540℃)，硬度迅速下降；

　　(6)熱處理變形??；

　　(7)中高切削性能；

　　(8)中等抗脫碳性。

　　更了不起的是，它還可以用來制造航空工業(yè)中的重要部件。

　　3.日常使用

　　使用和9CRWMN模具鋼基本相同，但由于其含釩量較高，中溫(600℃)性能優(yōu)于4Cr5MoSiV鋼，所以是熱作。模具鋼應(yīng)用廣泛的代表性鋼種。

　　H13模具鋼用于制造沖擊負(fù)荷大的鍛模、熱擠壓模和精鍛模；鋁、銅及其合金的壓鑄模具。

　　4化學(xué)成分

　　丙:0.320.45，

　　硅:0.801.20，

　　錳:0.200.50，

　　鉻:4.755.50，

　　莫:1.101.75，

　　五:0.801.20，

　　p≤0.030，

　　s≤0.030；

　　淬火:790℃±15℃預(yù)熱，1000℃(鹽浴)或1010℃(爐控氣氛)±6℃加熱，保溫515分鐘，空冷，550℃±6℃回火；退火和熱加工；

　　H13鋼是C-Cr-Mo-Si-V鋼，在世界上廣泛使用。與此同時，世界各地的許多學(xué)者對其進(jìn)行了廣泛的研究，并在探索改善其化學(xué)成分。鋼用途廣泛，性能優(yōu)良，主要是由鋼的化學(xué)成分決定的。當(dāng)然，鋼中的雜質(zhì)元素必須減少。有數(shù)據(jù)表明，當(dāng)Rm為1550MPa時，材料的硫含量將從0.005%降低到0.003%，將使沖擊韌性提高約13J。顯然，NADCA207-2003標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定特級)H13鋼的硫含量應(yīng)小于0.005%，而優(yōu)級鋼的硫含量應(yīng)小于0.003%S和0.015% p，下面分析H13鋼的成分。

　　鋼中的碳含量決定了淬火鋼的基體硬度。根據(jù)鋼中碳含量與淬火鋼硬度的關(guān)系曲線，H13鋼的淬火硬度約為55HRC。對于工具鋼，鋼中的部分碳進(jìn)入鋼的基體，引起固溶強(qiáng)化。另一部分碳會與合金元素中的碳化物形成元素結(jié)合，形成合金碳化物。對韋佐模具鋼這種合金除了有少量的殘余碳化物外，還要求它在回火時彌散析出在淬火馬氏體基體上，產(chǎn)生兩次硬化。因此，熱加工是由殘余合金碳化合物和回火馬氏體的均勻分布結(jié)構(gòu)決定的。模具鋼的表現(xiàn)。所以鋼中C的含量不能太低。

　　含5%Cr的H13鋼應(yīng)具有較高的韌性，因此其C含量應(yīng)保持在形成少量合金C化合物的水平。Woodyatt和Krauss指出，在870℃的Fe-Cr-C三元相圖上，H13鋼的位置在奧氏體A和(A+M3C+M7C3)三相區(qū)的交界處較好。相應(yīng)的C含量約為0.4%。此外，通過增加C或Cr的含量來增加M7C3的含量，標(biāo)記具有更高耐磨性的A2和D2鋼用于比較。此外，重要的是保持較低的C含量，使鋼的Ms點(diǎn)處于較高的溫度水平(H13鋼的一般數(shù)據(jù)為340℃左右)，這樣當(dāng)鋼淬火至室溫時，可獲得以馬氏體為主、少量殘留A且殘留A分布均勻的合金C復(fù)合組織， 回火后可獲得均勻的回火馬氏體組織。避免過量的殘余奧氏體在工作溫度下發(fā)生變化，影響工件的工作性能或變形。這些少量的殘余奧氏體應(yīng)該在淬火后的兩次或三次回火過程中完全轉(zhuǎn)變。順帶一提，H13鋼淬火后的馬氏體組織是板條M+少量片狀M+少量殘余a，國內(nèi)學(xué)者對回火后板條M上析出的細(xì)小合金碳化物也做了一些工作。

　　眾所周知，提高鋼中的碳含量會提高鋼的強(qiáng)度，從而影響鋼的熱性能。模具鋼另一方面，高溫強(qiáng)度、熱硬度和耐磨性會提高，但韌性會降低。學(xué)者們通過對比工具鋼產(chǎn)品手冊中各種H型鋼的性能，明確證明了這一觀點(diǎn)。一般認(rèn)為導(dǎo)致鋼的塑性和韌性降低的碳含量界限為0.4%。因此，要求人們在鋼的合金化設(shè)計中遵循以下原則:在保持強(qiáng)度的前提下，盡可能降低鋼的含碳量。有資料建議，當(dāng)鋼的抗拉強(qiáng)度超過1550MPa時，C含量應(yīng)為0.3%-0.4%。H13鋼的強(qiáng)度Rm為1，503.1 MPa(在46 HRC下)和1，937.5 MPa(在51 HRC下)。

　　要求較高強(qiáng)度的動火作業(yè)模具鋼采用的方法是在H13鋼成分的基礎(chǔ)上增加Mo含量或碳含量，這將在后面討論。當(dāng)然，韌性和塑性略有下降是可以預(yù)期的。

　　2.2鉻:鉻是合金工具鋼中更常見的廉價合金元素。美國的h型熱加工模具鋼中鉻含量在2%至12%的范圍內(nèi)。我國37個牌號的合金工具鋼(GB/T1299)中，除8CrSi和9Mn2V外，均含有Cr。它對鉻鋼的耐磨性、高溫強(qiáng)度、熱硬度、韌性和淬透性有有利的影響。同時，它在基體中的溶解將顯著提高鋼的耐腐蝕性。H13鋼中含有Cr和Si會使氧化膜致密，提高鋼的抗氧化性。然后根據(jù)Cr對0.3C-1Mn鋼回火性能的影響分析，添加￠6%的Cr有利于提高鋼的回火抗力，但不能形成二次硬化。含Cr﹥6%的鋼在550℃淬火回火時， 二次硬化效應(yīng)就會出現(xiàn)。人們在熱鋼上工作。模具鋼一般選用5%的鉻。

　　工具鋼中的鉻一部分溶解到鋼中進(jìn)行固溶強(qiáng)化，另一部分與碳結(jié)合，根據(jù)鉻含量以(FeCr)3C、(FeCr)7C3和M23C6的形式存在，從而影響鋼的性能。此外，還應(yīng)考慮合金元素的相互作用，如鋼中含Cr、Mo、v時，Cr>3%。^[14]Cr可以阻止V4C3的形成，延緩Mo2C的共格沉淀。V4C3和Mo2C是提高鋼的高溫強(qiáng)度和耐回火性的強(qiáng)化相。^[14]這種相互作用提高了鋼的耐熱變形性。

　　鉻溶解在鋼的奧氏體中以增加鋼的淬透性。像鉻一樣，鉻、錳、鉬、硅和鎳都是增加鋼的淬透性的合金元素。人們習(xí)慣用淬透性因子來表征它。一般來說，現(xiàn)有的國內(nèi)數(shù)據(jù)[15]只使用了格羅斯曼等的數(shù)據(jù)。后來，Moser和Legat[16，22]的進(jìn)一步工作提出，合金鋼的理想臨界直徑di應(yīng)由淬透性系數(shù)(如圖3所示)計算，淬透性系數(shù)由基本淬透性直徑Dic確定，而基本淬透性直徑Dic由C含量和奧氏體晶粒尺寸確定，或者可由以下公式近似計算:

　　didic×2.21 Mn×1.40 si×2.13 Cr×3.275 mo×1.47 ni(1)

　　(1)式中，所有合金元素均以質(zhì)量百分比表示。根據(jù)這個公式，人們對鉻、錳、鉬、硅、鎳元素對鋼淬透性的影響有了相當(dāng)清楚的半定量認(rèn)識。

　　鉻對鋼共析點(diǎn)的影響與錳相似。當(dāng)鉻含量約為5%時，共析點(diǎn)的C含量降至0.5%左右。此外，Si、W、Mo、V和Ti的加入顯著降低了共析點(diǎn)C的含量。為此，你可以知道:動火作業(yè)模具鋼和高速鋼屬于過共析鋼。共晶碳含量的減少將增加奧氏體化組織和更終組織中合金碳化物的含量。

　　鋼中合金C化合物的行為與其自身的穩(wěn)定性有關(guān)。事實(shí)上，合金C化合物的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性與相應(yīng)C化合物形成元素的D電子層和S電子層的缺電子程度有關(guān)[17]。隨著缺電子的減少，金屬原子的半徑減小，碳和金屬元素的原子半徑比rc/rm增大，合金C化合物由間隙化合物變?yōu)殚g隙化合物，C化合物的穩(wěn)定性減弱，其對應(yīng)的熔化溫度和溶解溫度在降低，其生成自由能的值減小，相應(yīng)的硬度降低。面心立方晶格的VC碳化物穩(wěn)定性高，在℃左右開始溶解，在1100℃以上開始大量溶解(溶解結(jié)束溫度為1413℃)[17]；在100℃回火時析出，不易聚集長大， 可用作鋼中的強(qiáng)化相。由中碳化物形成元素W和Mo形成的M2C和MC碳化物具有密集而簡單的六方晶格，穩(wěn)定性差，同時還具有較高的硬度、熔點(diǎn)和溶解溫度，在℃溫度范圍內(nèi)仍可作為鋼的強(qiáng)化相。M23C6(如Cr23C6等。)具有復(fù)雜的立方晶格，穩(wěn)定性差，結(jié)合強(qiáng)度弱，熔點(diǎn)和溶解溫度低(1090℃時溶于A)，只有少數(shù)耐熱鋼經(jīng)綜合合金化后穩(wěn)定性高(如(CrFeMoW)23C6，可作為強(qiáng)化相。M7C3具有復(fù)雜的六方結(jié)構(gòu)(如Cr7C3、Fe4Cr3C3或Fe 2c r5 c 3)H13鋼的穩(wěn)定性更差。它像Fe3C碳化物一樣容易溶解和析出，聚集生長速率大。當(dāng)使用H13鋼時， 它一般不能作為高溫強(qiáng)化相[17]。

　　從Fe-Cr-C三元相圖中我們很容易理解H13鋼中的合金碳化物相。根據(jù)Fe-Cr-C系在700℃[1820]和870℃[9]的三元等溫截面相圖，在0.4%C鋼中，隨著Cr含量的增加，會出現(xiàn)(FeCr)3C(M3C)和(CrFe)7C3(M7C3)合金碳化物。注意，在870℃的曲線圖上，M23C6僅在Cr含量大于11%時出現(xiàn)。另外，根據(jù)Fe-Cr-C三元系在5%Cr時的垂直截面，含0.40%C的鋼在退火狀態(tài)下是α相(約1%Cr溶液)和(CrFe)7C3合金C化合物。加熱到791℃以上，奧氏體A形成并進(jìn)入(α+A+M7C3)三相區(qū)，在795℃左右進(jìn)入(A+M7C3)兩相區(qū)。在970℃左右，(CrFe)7C3消失，進(jìn)入單相A區(qū)。當(dāng)基體中C的含量為￠0.33%時，三相區(qū)(M7C3+M23C6和A)僅在793℃左右存在，然后在796℃(0.30% C時)進(jìn)入(A+M7C3)區(qū)， 并且從那以后一直保持液相。殘留在鋼中的M7C3可以阻止晶粒生長。Nilson提出，對于1.5%C-13%Cr的成分合金，不穩(wěn)定的(CrFe)23C6不形成[20]。當(dāng)然，僅分析鐵鉻碳三元系會有一定偏差，要考慮添加合金元素的影響。蘇州東锜精密模具材料有限公司是一家專營國內(nèi)外知名專業(yè)的公司。模具鋼材料銷售、大型銑床磨床拋光板加工、真空熱處理于一體的模具企業(yè)，公司綜合實(shí)力雄厚，技術(shù)設(shè)備精良，配套設(shè)施齊全；并擁有一批技術(shù)精湛的工程師和一支經(jīng)驗(yàn)豐富的售后服務(wù)隊(duì)伍，嚴(yán)格的質(zhì)量管理體系和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓芾頇C(jī)制。

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