h13模具钢材料膨胀系数

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。

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口口叨H13

钢热作模

具及

其应用前景

江,

东省

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料研究

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【

摘要】

简

述了H

13钢的特性

及

其

应用

现状,

村

该钢种热作模具

的热加

工工

艺进

行了

多

方面

探

讨,展望了H13

钢热作模具

在我国

的推广应用

前景

主

题词:

格钢

锻模

H13

钢是一种空

冷硬化的热作模具钢,

属

于

美国钢

铁学会标准(AISI

)

中的铬系

热作模

具钢,

是近年来欧美及日

本等工业发达国

家使

用

最多的一

种热作模具钢

这种钢因

具有十

分

优良的综合

机械性能和价格较低而

备受推崇

它

被广泛

使用于工

作温度60

℃

以下的

各种热

锻模热挤压模和

铝锌

铁等有色金属

的压

铸模以

及较精密的塑料

模

H13

钢属

中碳中铬型热作摸

具钢,

相当于

我国

牌号4C

巧

MOV

ISi

,

目

前虽未

纳入国

家标

准,

但已列

入冶金

部的指导

性技术文件YB/

210

一

76,

作为推荐使用

的钢号

近几

年北京

钢厂

上钢

五厂

等已经

批量

生产和

供应该钢

号

各种规格的棒材和模块与我国使用最

普

遍的

SC

rMoMoSCrN

iMo

和3CrZW

SV

相比,

其

优

良的综合

机械性能使模

具寿命整

倍提高的最佳选择,

亦即

使材料中合

金元

素的种类及

含

量能满

足模具的工作条件和能有效地

抵制各

种失效倾

向,

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免模

具过早失效

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提

表1

热作模

具的失效形式及原因

~

一

…型’坚

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一一

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一…全一

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了1…主要失效原因

应力集中或疲劳裂

坟的扩展

埃冲击引起的交变

热应力

流动的金属对

型腔

表面的激烈摩擦

模具产

沽程度

度差

注表中符号了为主要失效

形式

△为次要失效形式

一、

甘热作模具的

基本要求

热作模

具虽

种类繁多,

其工

作条件和工

作

对象千差万

别,

但在本质上

却存在着共

同之

处其

中,

选择理想的模具材料和

与之相应的

热处

理工艺,

是决定各类热竹耀蒸

具寿命的关

键

1

热作模具的失效形式及原因

通过对30

余套各

岁之

热作模具的失效形式

及

失效原因

的调

查分析,

可归纳出几类热

作模

具的主

要失

效形式及原因,

第１期（总第１３１期）　Ｎｏ．１（ＳＵＭ　Ｎｏ．１３１）　机械管理开发　ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ　ＡＮＤ　ＤＥＶＥＬ０ＰＭＥＮＴ　２０１３年２月　Ｆｅｂ．２０１３　

Ｈ１３模具钢的热处理实践　

朱朝晖　

（苏州大学阳澄湖校区，江苏苏州２１５１３１）　摘要：Ｈ１３模具钢经过热处理可以获得优良的性能，诸如高强度、红硬性及高的冲击韧性值。从解析Ｈ１３的化学　

成分入手，对选用高温球化退火、淬火及二次回火做了说明，提供了工艺数据，并在结论中给出了生产实践中获得的　

五条经验。　

关键词：Ｈ１３模具钢；热处理；生产实践　

中图分类号：ＴＧ１６６．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００３—７７３Ｘ（２０１３）０１—００７８—０２　

０引　言　ＨＩ３钢是国际上广泛应用的一种热作模具钢，因　

为高温下具有良好的冲击韧性、耐磨性、延展性、热硬　

性而应用于压铸模、热锻模及挤压模的制造。本文介　

绍的是Ｈ１３钢改锻后的热处理工艺。　

１钢的化学成分　

Ｈ１３钢是美国国家标准ＡＮＳＩ钢号，相当于中国　

ＧＢ／Ｔ１２９９中的４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶｌ。Ｈ１３钢中有Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｖ　等合金元素”　，见表１，除了ｓｉ元素不形成碳化物，Ｃｒ、　

Ｍｏ、Ｖ三种元素均会与碳结合形成特殊碳化物，这些　

特殊碳化物将会提高钢的耐回火性。　

表１　Ｈ１３模具钢的化学成分　

Ｉ钢号　Ｃ　Ｓｉ　Ｍｎ　Ｃｒ　Ｍｏ　Ｖ　Ｐ　Ｓ　

『Ｈ・３　Ｏ．３２～．　Ｏ．８Ｏ～　Ｏ．２Ｏ～　４．７５～　１．１Ｏ～　０．８０～　≤　≤　４５　１

．２０　Ｏ．５Ｏ　５．５Ｏ　１．７５　１．２０　Ｏ．０３Ｏ　０．０３Ｏ　ｃｒ的影响：ｃｒ能与碳结合形成特殊碳化物，当铬　

的碳化物固溶于奥氏体中，可以提高过冷奥氏体的稳　

定性。当它固溶于马氏体中有助于提高其回火能力，　

促进二次硬化效应，较多的Ｃｒ主要目的是提高Ｈ１３钢　

的淬透性、高温强度和抗高温氧化能力　。　

Ｍｏ的影响：Ｍｏ也是碳化物形成元素，在Ｈ１３钢中　

H13钢材料的性能

H13钢系美国AISI/SAE标准钢材牌号，属热作模具钢，其化学成分见表1。

表1 H13钢的化学成分：C0.35 Si0.9~1.1 Mn0.1~0.

4 Cr5.00 Mo1.50 W1.50 V0.40 Co-

H13相当于国产4Cr5MoSiV1钢，根据碳化物形成元素进行分类，H13钢属于铬钼类钢。由于其具有高的抗冲击能力和高淬透性，可满足锤锻中的大模块所需。在重要的H类钢H11、H12、H13中，后者含钒1%，由于性能全面，得到广泛应用。在模具水冷条件下，具有低温所必需的抗冲击能力。

1、H13钢相对地具有较低的合金量与碳量，易于锻造，特别由于钼具有高淬透性，通常利用其有空气淬火的能力，但是热处理时最好采用一些表面防护措施，否则由于增碳或脱碳会增加热裂的倾向。若让其产生珠光体转变则可使其十分软化，硬度约为HRC2 0，由于碳含量低，Ms温度可高达270℃～312℃。贝氏体转变的最少开始时间很短，约为 4min左右。H13钢的等温转变曲线表明，先有共析碳化物沿晶界析出。

2、H13钢的锻造及热处理轧制的H13钢中有组织方向性，使用过程中易产生掉块、裂纹等早期失效现象，需通过锻造消除各向异性，锻后应退火，去除锻造应力，降低硬度，提高切削加工性能，改善组织，细化晶粒，为最终热处理做好准备。

H13钢的锻造温度取1100℃～1160℃为宜。锻造过程中应注意：

(1)保证加热均匀，烧透，不允许过热、过烧，以免出现锻造裂纹；

(2)开锤先锤快打，酌情加重，随后再轻打，避免连续重打，严禁冷锤；

(3)锻造比不应小于3；(4)锻后缓冷，可随炉或灰冷，并及时退火，以防止产生过大的内应力。这种内应力即使当时不造成毛坯的变形开裂，线切割加工后也会释放出来，影响线切割加工精度，粗加工后，应增加磁力探伤工序，以防止锻造产生的裂纹、夹杂或疏松。H13钢的淬火、回火硬度为HRC38～53。为使其保持在最低应力状态，精度要求高的模具应进行二次回火。H13钢的热处理规范见表2。