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熱作H13模具鋼有哪些用途和特性？
合金工具鋼簡(jiǎn)稱(chēng)合工鋼，是在碳工鋼的基礎(chǔ)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。
H13是熱作模具鋼，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T1299—2000。
統(tǒng)一數(shù)字代號(hào)T20502。牌號(hào)4Cr5MoSiV1。
H13模具鋼化學(xué)成分
C0.32~0.45，Si0.80~1.20， Mn0.20~0.50， Cr4.75~5.50，
Mo1.10~1.75， V0.80~1.20， p≤0.030， S≤0.030；
H13鋼是C-Cr-Mo-Si-V型鋼，在世界上的應(yīng)用非常普遍，各國(guó)許多學(xué)者對(duì)它進(jìn)行了廣泛的研究，并在探究化學(xué)成分的改進(jìn)。鋼的應(yīng)用廣泛和具有優(yōu)良的特性,主要由鋼的化學(xué)成分決定的。當(dāng)然鋼中雜質(zhì)元素必須降低,有資料表明，當(dāng)Rm在1550MPa時(shí),材料含硫量由0.005%降到0.003%，會(huì)使沖擊韌度提高約13J。
十分明顯,NADCA 207-2003標(biāo)準(zhǔn)就規(guī)定:優(yōu)級(jí)(premium)H13鋼含硫量小于0.005%,而超級(jí)(superior)的應(yīng)小于0.003%S和0.015%P。
H13模具鋼特性
電渣重熔鋼，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(duì)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(qiáng)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(wěn)定性。
H13模具鋼用途
H13模具鋼系引進(jìn)美國(guó)的H13空淬硬化熱作模具鋼。用于制造沖擊載荷大的鍛模，熱擠壓模，精鍛模；鋁、銅及其合金壓鑄模。
其性能、用途和4Cr5MoSiV鋼基本相同，但因其釩含量高一些，故中溫（600度）性能比4Cr5MoSiV鋼要好，是熱作模具鋼中用途很廣泛的一種代表性鋼號(hào)。
H13模具鋼硬度分析
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)系曲線可以知道，H13模具鋼淬火硬度在55HRC左右。對(duì)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(qiáng)化。另外一部分碳將和合金元素中的碳化物形成元素結(jié)合成合金碳化物。
對(duì)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(xiàn)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。
H13模具鋼熱處理工藝
1. 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(qiáng)化，但其氮化溫度不應(yīng)高于回火溫度，以保證心部強(qiáng)度不降低，從而提高模具的使用壽命。
2. 預(yù)先熱處理
市場(chǎng)上供應(yīng)的H13鋼鋼材和模坯，在鋼廠都已作好退火熱處理，保證了具有良好的金相組織，適當(dāng)?shù)挠捕?，良好的加工性，無(wú)需再進(jìn)行退火。但制造廠進(jìn)行改鍛后破壞了原來(lái)的組織和性能，增加了鍛造應(yīng)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。
3. 淬火及回火
要求韌性好的模具淬火工藝規(guī)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(guī)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(yīng)進(jìn)行兩次。在500℃回火時(shí)，出現(xiàn)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(yīng)避開(kāi)500℃左右為宜。根據(jù)模具的使用需要，在540～620℃范圍內(nèi)回火較好。
淬火加熱應(yīng)進(jìn)行兩次預(yù)熱（600～650℃，800～850℃），以減少加熱過(guò)程產(chǎn)生熱應(yīng)力。