H—13热作模具钢的热处理及其力学性能
H13模具钢
1退火工艺H13钢属于过共析钢，采用常规完全退火或等温球化退火。
①H13钢的完全退火工艺为:850~900℃×3~4h，保温结束后随炉冷到500℃以下出炉空冷;②等温球化退火工艺:845~900℃×2~4h/炉冷+700~740℃×3~4h炉冷，≤40℃/h，≤500℃出炉空冷;③对于质量要求较高的H13钢模具，还应进行防止白点退火，工艺周期较长;④形状复杂的模具，在粗加工后应进行一次去应力退火:600~650℃×2h炉冷;⑤模具热处理后，若模具型腔采用磨削、电火花和线切割等方法加工成形，会在模具的表面上形成一层厚约10~30μm的淬火马氏体白亮层，也称之为“异常层”。
由于白亮层中的内应力较大，淬火马氏体本身又较脆，磨削时容易在表面产生微裂纹和磨削裂纹，因而磨削加工后最好能在低于回火温度50℃以下进行去应力退火，以消除磨削应力，并使表面可能形成的淬火马氏体回火韧化。
H13钢经退火处理后，适宜的组织由球状珠光体和少量粒状碳化物组成，要求热处理硬度达到HB192~229，可以获得较好的加工性能。
2淬火工艺H13钢的淬火回火工艺可以采用盐浴炉、真空炉和流动粒子炉加热，模具表面光洁，热处理变形小，零件寿命长。
特别是外热式刚玉流动粒子炉保护加热，吸收了盐浴炉和真空炉加热的共同优点，很适合热作模具钢的热处理加热。
H13钢采用盐浴炉作为加热设备时的通用淬火工艺是:400~500℃预热，650~840℃预热，1020~1050℃奥氏体化，保温结束后可视使用性能要求采用空淬、油淬、气淬或分级淬火，分级温度可取500~540℃。
在H13钢热处理加热过程中，首先采用400~840℃的两段预热，然后再升至奥氏体化温度。
两段预热的目的是为了避免过快的加热会在模腔内形成的温度梯度所引起的应力导致模具的畸变，还可有效地促进奥氏体均匀化。
H13钢的奥氏体化温度为1020~1050℃，实际淬火温度依据模具的工作条件、结构形状、制造工艺和性能要求来确定，主要是考虑既要保证奥氏体中溶有足够的碳和合金元素，以得到高的硬度和红硬性，又保证奥氏体晶粒尺寸小于ASTM9，以获得足够的韧性。
H13钢热作模具钢的真空热处理(1)
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟H13 钢热作模具钢的真空热处理(1)近几年真空热处理技术发展很快,国产真空炉制造、普及之势也很强劲。
随着真空热处理技术的迅速推广,为钢制工模具传统热处理技术提供了一个升级换代、清洁生产、模具产品质量提高的平台。
现介绍如何选用设备,讨论工艺技术中的关键点,以利选择炉型及改进工艺,但具体参数还需根据实际要求通过试验进行验证。
1、模具热处理前的准备首先应对欲进行热处理的模块(或模具)材质有充分的了解,应向供货方(供应商或钢厂)索取必要的技术资料,诸如成分、供货态(退火)硬度、纯净度、冲击韧度值、原始组织、冶金缺陷等。
假如急于装炉而忽略了对原始模块裂纹的检查,直到淬裂数块后才想到检查原材料,会造成不必要的麻烦和损失。
合理的设计及选择模具热处理后的最终硬度,同样影响着模具性能的发挥和使用寿命,因此务必和委托方连同检测方统一意见。
模具热处理后的最终硬度与其尺寸、复杂程度、材质内在的质量有关。
建议小型模具复杂件为(46～48)HRC, 简单件为(48～52)HRC;中型模具复杂件为(42～44)HRC,简单件为(44～46)HRC;大型模具优质材料为(44～46)HRC,普通材料为(42～44)HRC,复杂件为(40～42)HRC。
2、H13 钢真空退火2.1、退火的目的、工艺、技术要求模块退火的目的是使之变软,减少畸变和开裂的危险。
①比可控气氛更易实现少、无氧化,无脱碳的退火。
这是因为对压力进行测量和控制要比对碳势进行测量和控制简单易行。
②可实现不同温度的升、降温速度的调整,有利于质量控制和提高效率。
h13模具钢技术标准
h13模具钢技术标准
H13模具钢是一种热作模具钢，其技术标准主要依据GB/T 《热作模具钢》。
这种钢材是在碳工钢的基础上加入合金元素形成的钢种，具有优良的综合性能，如在中温（~600°）下的淬透性高、热处理变形率较低等。
H13模具钢的化学成分包括C（~%）、Si（~%）、Mn（~%）、Cr （~%）、Mo（~%）、V（~%）等元素，同时对P和S的含量也有严格
的限制，分别为≤%和≤%。
H13模具钢的硬度分析表明，钢中含碳量决定了淬火钢的基体硬度。
根据钢中含碳量与淬火钢硬度的关系曲线，H13模具钢的淬火硬度通常在55HRC
左右。
H13模具钢的应用范围广泛，可用于模锻锤锻模、铝合金压铸模、热挤压模具、高速精锻模具及锻造压力机模具等。
其厚度可以达到300、400厚。
此外，H13模具钢的热处理工艺也是保证其性能的重要环节。
通常采用790°C±15°C预热，1000°C（盐浴）或1010°C（炉控气氛）±6°C加热保温5~15min空冷，以及550°C±6°C回火退火等工艺。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅相关标准或咨询专业人士。
H13热作模具钢断裂原因分析及热处理工艺改进
出，M3P 相在 626.84℃析出[4]。
H13 钢中碳化物以是 M23C6、MC 和 M2C 为主 ，如图
4b、4c、4d 所示结果表明：M23C6 相主要成分是 Cr，Cr 和 Mo
元素的含量随着温度的升高而逐渐降低。M23C6 相中还
（a）
图2
A 样边部的金相组织图
a——放大 500 倍
· 64 ·
（b）
b——放大 1,000 倍
含有少量的 Mn 和 V 元素。当前温度降低至 200℃以下，
Cr 元素的质量分数大约为 70%，Mo 元素的质量分数大约
为 20%。MC 相主要含有 Cr、Mo、V、C 等元素，V 元素占
《模具制造》2024 年第 3 期
·模具材料及热处理技术·
模具材料及热处理技术
H13 热作模具钢断裂原因分析及热处理工艺改进
汪
凡
（安徽工业大学冶金工程学院，安徽马鞍山
243032）
【摘要】对H13热作模具钢在其生产加工的过程之中产生的断裂缺陷进行了研究，
而导致淬火开裂。
3 热处理工艺优化
3.1 H13 钢热平衡相组成
将 H13 钢带入 JMatPro 软件计算，得到 H13 热平衡
（a）
图1
（b）
A 和 B 样品中间部位
a——A 样中间部位金相组织(1,000 倍)
b——B 样中间部位金相组织(1,000 倍)
图 2 所示为 A 样品的边部取样样品的 500 倍和 1,000
关键词：H13 钢；断裂；JMatPro；热处理工艺
中图分类号：TG162；TG142
H13与5CrNiMo钢详细介绍
H13目录H13钢H13钢的化学成分的分析编辑本段H13钢合金工具钢简称合工钢，是在碳工钢的基础上加入合金元素而形成的钢种。
其中合工钢包括：量具刃具用钢、耐冲击工具用钢、冷作模具钢、热作模具钢、无磁模具钢、塑料模具钢。
H13是热作模具钢。
执行标准GB/T1299—2000。
H13热作压铸模具钢统一数字代号A20502；牌号4Cr5MoSiV1；[1]化学成分%：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小于等于0.030，S小于等于0.030；[2]热处理：（交货状态：布氏硬度HBW10/3000（小于等于235）），淬火：790度+-15度预热，1000度（盐浴）或1010度（炉控气氛）+-6度加热，保温5~15min空冷，550度+-6度回火；退火、热加工；[3]特性及用途：系引进美国的H13空淬硬化热作模具钢。
期性能、用途和4Cr5MoSiV钢基本相同，但因其钒含量高一些，故中温（600度）性能比4Cr5MoSiV钢要好，是热作模具钢中用途很广泛的一种代表性钢号。
编辑本段H13钢的化学成分的分析H13钢是C-Cr-Mo-Si-V型钢,在世界上的应用极其普遍,同时各国许多学者对它进行了广泛的研究,并在探究化学成分的改进。
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。
H13模具材料碳：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）%，是所有H13钢中含碳量范围最宽的。
H13模具钢的锻造及热处理
ｐ ｒ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｖ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｐ ｕ ｔ ｆ ｏ ｒ ｗａ ｒ ｄ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｈ １ ３ ｄ ｉ ｅ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ； ４ Ｃ ｒ ５ Ｍｏ Ｖ １ Ｓ ｉ ； ｆ ｏ ｒ ｇ ｉ ｎ ｇ ； ｈ ｏ ｔ ｆ ｏ ｒ ｇ ｉ ｎ ｇ ｄ ｉ ｅ； ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ
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Ｈ １ ３模 具 钢 的 锻 造 及 热 处 理
王 欣 ， 杨 凌平
１ ． 山东省 东平县技工 学校 （ 山东东平Biblioteka ２ ７ １ ５ ０ ０ ）
美 的。
３ Ｈ１ ３ 模具钢 的锻 造要点
浇铸所 得钢锭 ， 在连续加热 炉中加热 ， 其工艺规
程为 ： 在８ ０ ０ ～ ９ ０ ０ ｃ ｃ预 热 ２ ｈ ， 再升 温至 ｌ ， １ ３ ０ ～ ｉ ， １ ８ ０ ℃
２ Ｈ１ ３ 模 具钢的应 用概 况
． ５ ～ ２ ． ０ ｈ ， 随铸锭大小及头火 、 二道火而定 ， 小锭 随着改革开放 的发展和大量进 口钢材的不断涌 保温 ０ 大锭 及二道 火取 大值 。 出炉 温度 为 人， 在２ ０ 世纪 ８ ０ 年代初 ， 我 国的一些钢厂相继开发 了 及头 火可少 些 ，
H13钢热处理资料
引言近年来, 随着模具工业的迅速发展, 模具钢的发展也极为迅速。
由于工业生产技术的发展和不断出现的新材料, 模具的工作条件日益苛刻, 对模具钢的性能、品质、品种等方面不断地提出了新的要求, 为此,世界各国近年来都积极开发了具有各种特性, 适应不同性能要求新型模具钢。
本文介绍了最具代表性的热作模具钢H13 国内外的应用及其发展.H13 钢原是美国的一种钢种, 它是一种应用比较广泛的热作模具钢, 世界各国都有应用。
在我国一般称作4Cr5MoSiV1 钢。
H13钢的含铬量为4.75%～5.50%。
一般来说, 含5%Cr的钢应具有高韧度, 故其含碳量应保持在形成少量合金碳化物的水平上。
Woodyatt和Krausst指出在870℃的Fe- Cr- C三元相图上, Hl3钢的位置在奥氏体和(A+M3C+M7C3)三相区的交界位置处较好。
相应的含碳量约0.4%[1]。
另外重要的是, 保持相对较低的含碳量是使钢的Ms点趋于相对较高的温度水平(Hl3钢的Ms点一般资料介绍为340℃左右), 使该钢在淬冷至室温时获得以马氏体为主加少量残余奥氏体和残留均匀分布的合金碳化物组织, 较低的含碳量经回火后获得均匀的回火马氏体组织, 避免使过多残余奥氏体在工作温度下发生转变影响工件的工作性能或变形。
这些少量残余奥氏体在淬火以后的两次或三次回火过程中应可达到转变完全[2]。
顺便指出, H13钢淬火后得到的马氏体组织为板条马氏体+少量片状马氏体+少量残余奥氏体。
众所周知, 钢中增加碳含量将提高钢的强度, 对热作模具钢而言, 会使高温强度、热态硬度和耐磨损性提高, 但会导致其韧度降低。
有学者在文献[3]中将各类H型钢的性能比较证明了这个观点。
通常认为导致钢塑性和韧度降低的含碳量界限为0.4%。
为此要求人们在钢合金化设计时遵循下述原则: 在保持强度前提下要尽可能降低钢的含碳量, 有资料已提出: 在钢抗拉强度达1550MPa以上时, 含C量在0.3%～0.4%为宜[2]。
模具材料H13的性能与工艺1
东南大学 陈锋
1、H13的特性
全铝高速列车车体
铝型材广泛应用于建筑、汽车、船舶、 航空、航天等各个领域，尤其在高速 列车方面的发展尤为突出，铝合金车 体型材多为铝合金经过热挤压制造而 成，因此对热挤压模具提出了要求。
列车车体的形状非常复杂，在各个 位置处需要型材的形状差异很大， 因此需要大量形状复杂的热挤压模 具。
经正火+等温球化退火工艺处理的样品，带状偏析明显改善； 网状碳化物链得以消除；碳化物球化程度较好；组织评级为AS2级； 碳化物颗粒较小硬度相较于其他退火工艺要高；测得的硬度满足标 准，也能满足切削加工的要求。
3.2 淬火+回火工艺对组织和性能的影响
1040 ℃ 1030 ℃
1050 ℃
570 ℃ 580 ℃ 590 ℃
570℃
一次
二次
49.0
48.4
5.64% 4.33%
570℃
一次
二次
49.3
48.1
6.03% 4.43%
570℃
一次
二次
49.7
48.6
7.51% 5.46%
1030℃
580℃
一次
二次
49.0
47
5.26% 3.73%
1040℃
580℃
一次
二次
48.7
47.4
5.87% 3.96%
1050℃
580℃
Intensity
(a) ◆
◆M C 23 6
▲MC ●M C
2
▲◆ ◆▲ ◆ ◆
●
◆◆ ◆ ▲
◆ ◆ ◆▲ ◆▲◆◆
30
40
50