H13 鋼鐵是美國(guó)的一種鋼種， 這是一種應(yīng)用十分廣泛的熱作模具鋼， 應(yīng)用于世界各地。通常在中國(guó)被稱為4Cr5MoSiV1 鋼。H13 表1顯示了鋼材的化學(xué)成分和質(zhì)量濃度。 所示。

　　表1 H13 鋼材的化學(xué)成分和質(zhì)量濃度(W/%)

　　H13 鋼鐵的工藝性能見表2～表4 所示, 其密度為7.8g/cm3, 彈性模具E 為210000MPa。鋼鐵中碳含量決定淬火鋼的基材強(qiáng)度。每個(gè)國(guó)家的名稱和含碳量與H13鋼相似，如表5所示。 所示, H13國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織聲稱 鋼鐵40CrMoV55 鋼。

　　表2 H13 鋼線膨脹系數(shù)

　　表3 H13 鋼的熱導(dǎo)率

　　表4 H13 的臨界溫度

　　表5 H13 鋼材的名稱和含碳量

　　根據(jù)鋼中碳含量與淬火鋼硬度相關(guān)的曲線可知， H13鋼的淬火硬度在55HRC左右。對(duì)于工具鋼，鋼中碳的一部分進(jìn)入鋼的基材，導(dǎo)致固溶強(qiáng)化， 另外，部分碳會(huì)與合金元素中的滲碳體結(jié)合形成合金滲碳體。熱作模具鋼， 這種合金滲碳體除了少量殘留外， 在淬火過(guò)程中，他還規(guī)定自己在淬火馬氏體基材上彌漫沉淀，導(dǎo)致二次硬化。然后，熱作模具鋼的性能由共同分布的殘余合金碳化合物和回火馬氏體部門確定。不難看出, 鋼鐵中的C含量不能太低。含鉻量為4.75%的H13鋼～5.50%。一般來(lái)說(shuō), 含有5%Cr的鋼應(yīng)具有高韌性， 因此，碳含量應(yīng)保持在形成合金滲碳體的程度。Woodyatt和Krausst在870℃強(qiáng)調(diào)Feodyatt- Cr- 在C三元相圖上， 馬氏體和Hl3鋼的位置(A M3C 三相區(qū)域的交界部位在M7C3中處于良好狀態(tài)。相應(yīng)的碳含量約為0.4%。

　　另外，重要的是， 真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.chvacuum.com/)值得提醒的是，保持較低的碳含量是為了使鋼的Ms點(diǎn)趨于較高的溫度水平(Hl3鋼的Ms點(diǎn)一般數(shù)據(jù)介紹在340℃左右) , 使該鋼在淬冷至室溫時(shí)得到一個(gè)合金滲碳體機(jī)構(gòu)，主要由奧氏體加入少許殘余奧氏體和殘余聯(lián)合分布， 經(jīng)淬火后，低碳含量得到均勻的回火馬氏體機(jī)構(gòu)， 防止過(guò)多的殘余奧氏體在工作溫度下發(fā)生變化，危害工件的工作特性或變形。在淬火后的兩次或三次淬火過(guò)程中，這種少量殘留的奧氏體應(yīng)該能夠完全改變。在淬火后的兩次或三次淬火過(guò)程中，這種少量殘留的奧氏體應(yīng)該能夠完全改變。順便說(shuō)一下， H13鋼淬火后得到的馬氏體組織是板條奧氏體 奧氏體的一點(diǎn)塊狀 一點(diǎn)殘余的奧氏體。眾所周知, 鋼中碳含量的增加會(huì)增加鋼的強(qiáng)度， 對(duì)于熱作模具鋼， 可提高高溫強(qiáng)度、熱態(tài)硬度和耐磨性， 但是它的韌性會(huì)降低。

　　一些學(xué)者在文獻(xiàn)中對(duì)各種H型鋼的性能進(jìn)行了比較驗(yàn)證。一般認(rèn)為導(dǎo)致鋼塑性和韌性下降的碳含量界限為0.4%。所以在鋼合金化設(shè)計(jì)中，規(guī)定人們遵循以下標(biāo)準(zhǔn)： 在保持強(qiáng)度的情況下，應(yīng)盡量減少鋼的碳含量， 有些材料已經(jīng)提出： 當(dāng)鋼材抗壓強(qiáng)度達(dá)到1550MPa以上時(shí)， C含量為0.3%～0.4%為宜。H13鋼的強(qiáng)度為1503.1MPa( 46HRC) 和1937.5MPa( 51HRC) 。

　　H13 鋼鐵中合金元素的主要作用如下？

　　鉻: 鉻可以在鋼中產(chǎn)生鉻滲碳體， 可以提高鋼的高溫強(qiáng)度和耐磨性， 使C曲線右移， 提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性。鉻與其它滲碳體產(chǎn)生的原素一起分發(fā)給鋼，具有較高的淬透性和良好的抗軟化性， 所以H13鋼可在空冷環(huán)境中淬硬?？纱阃钢睆皆?barN2汽體真空處理標(biāo)準(zhǔn)下為160mm。但是鉻的添加會(huì)增加滲碳體的不均勻性，導(dǎo)致鋼鐵時(shí)產(chǎn)生亞穩(wěn)定的共晶滲碳體， 目前國(guó)內(nèi)普遍采用高碳鉻軸承鋼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此類滲碳體進(jìn)行鑒定。提高鉻含量有利于提高材料的熱強(qiáng)度， 但是對(duì)于韌性不好。

　　鉬: 鉬是滲碳體產(chǎn)生的原素， 和鉻一樣, 可以提高鋼材的高溫硬度和淬透性。此外, 鉬也可以細(xì)化晶粒， 降低回火脆性。

　　釩: 比鉻和鉬更容易產(chǎn)生滲碳體， 很少融入鐵的固溶體。釩滲碳體使鋼具有良好的熱硬度， 并且可以細(xì)化晶粒， 提高鋼材的耐磨性。

　　硅: 硅是對(duì)鐵素體進(jìn)行固溶強(qiáng)化更換的一種非常有效的原素， 僅次磷, 但是同時(shí)也會(huì)在一定程度上降低鋼的韌性和塑性。通常還會(huì)將硅限制在鋼脫氧的必要范圍內(nèi)。如果把Si 鋼材作為合金元素添加， 通常不低于0.40%。硅素也是提高淬火抗力的有效原素。Si 降低鐵素體中碳的擴(kuò)散速度， 使得淬火時(shí)沉淀的滲碳體不易聚集， 提高回火穩(wěn)定性。此外, 硅易使鋼呈現(xiàn)帶狀組織，使鋼的橫向性能低于豎向性能， 還提高了鋼的延性轉(zhuǎn)折溫度。Si 同時(shí)還具有促進(jìn)鋼材滲碳的敏感性， 但Si 有利于提高高溫抗氧化能力。

　　錳: 錳能改變鋼在凝結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生的氧化物的特性和外觀。同時(shí)它與S 具有較大的親合力， 可以避免在晶界形成低熔點(diǎn)的硫酸鹽FeS， MnS具有一定的塑性 存有, 從而清除硫的有害危害， 提高鋼材的熱處理特性。Mn 具有固溶強(qiáng)化作用， 從而提高鐵素體和奧氏體的強(qiáng)度和硬度， 盡管其固溶強(qiáng)化效果不如碳、磷和硅， 但是對(duì)鋼的可塑性幾乎沒(méi)有影響。Mn在鐵素體-珠光體槽鋼 唯一能提高抗拉強(qiáng)度，使冷脆轉(zhuǎn)化溫度轉(zhuǎn)化最小的合金元素。