H13热作模具钢的化学成分及其改进和发展的研究

模具材料及热处理技术

Ｈ１３热作模具钢的化学成分及其改进和发展的研究

艾福表面处理技术（上海）有限公司

上海工程技术大学（上海

２０００３０）潘晓华朱祖昌

【摘要】应用钢的强韧化设计和金属学原理的相关理论，本文相当详尽地分析了Ｈ１３钢的化学成分及其对钢的组织结构和性能的影响，同时阐明了近年来国内外对Ｈ１３钢成分的改进和发展方面的工作，旨在促进人们能更进一步开展开发、制造和处理Ｈ１３钢的研究。关键词：Ｈ１３钢；化学成分；显微组织；工具钢设计

ＴｈｅＳｔｕｄｙｏｆｔｈｅＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔａｎｄ

ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅＨ１３ＨｏｔＷｏｒｋＤｉｅ＆ＭｏｌｄＳｔｅｅｌ

【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｔｈｅａｕｔｈｏｒｓａｐｐｌｙｒｅｌａｔｉｖｅｔｈｅｏｒｉｅｓｏｆａｌｌｏｙｓｔｅｅｌｄｅｓｉｇｎｆｏｒｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ

ａｎｄｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇａｎｄｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆｐｈｙｓｉｃａｌｍｅｔａｌｌｕｒｇｙｔｏｔｈｅａｎａｌｙｓｅｓｉｎｓｏｍｅｄｅｔａｉｌｏｆｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆＨ１３ｈｏｔｗｏｒｋｔｏｏｌｓｔｅｅｌａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｏｎｅｓｕｐｏｎｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｉｎｔｈｅｎｅｘｔｐｌａｃｅｗｅｅｘｐｌａｉｎｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｎｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．Ｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｉｓｉｎｏｒｄｅｒｔｏｂｅｔｔｅｒｐｒｏｍｐｔａｎｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｉｎｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅａｓｗｅｌｌａｓｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＨ１３ｓｔｅｅｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄ：Ｈ１３ｓｔｅｅｌ；ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｔｏｏｌｓｔｅｅｌｄｅｓｉｇｎ

１前言

热作模具钢要求材料具有高的淬透性、高的高温

２Ｈ１３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

强度、高的耐磨性、高的韧度、高的抗热裂能力和高的耐熔损性能等。在美国，热作模具钢分为３种：铬热作模具钢、钨热作模具钢和钼热作模具钢，都冠以Ｈ字母，分别表示为Ｈ１０￣Ｈ１９、Ｈ２１￣Ｈ２６和Ｈ４２、Ｈ４３等。其中前两种钢的含碳量在０．３０％￣０．５０％范围，后种钢的含碳量在０．５０％￣０．７０％，３种钢的Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ和Ｖ合金元素的总含量在６％￣２５％。

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。下面对Ｈ１３钢的成分加以分析。

２．１碳

美国ＡＩＳＩＨ１３，ＵＮＳＴ２０８１３，ＡＳＴＭ（最新版）的

Ｈ１３和ＦＥＤＱＱ－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。

德国Ｘ４０ＣｒＭｏＶ５－１和１．２３４４的含碳量为０．３７％￣

Ｈ１３钢是使用最广泛和最具代表性的热作模具

钢种，它的主要特性是［１］：①具有高的淬透性和高的韧性；②优良的抗热裂能力，在工作场合可予以水冷；③具有中等耐磨损能力，还可以采用渗碳或渗氮工艺来提高其表面硬度，但要略为降低抗热裂能力；④因其含碳量较低，回火中二次硬化能力较差；⑤在较高温度下具有抗软化能力，但使用温度高于５４０℃（１０００℉）时硬度出现迅速下降（即最高工作温度为５４０℃）；

０．４３％，含碳量范围较窄，德国ＤＩＮ１７３５０中还有

日本ＳＫＤＸ３８ＣｒＭｏＶ５－１的含碳量为０．３６％￣０．４２％［３］。

６１的含碳量为０．３２％￣０．４２％［３，４］。我国ＧＢ／Ｔ１２９９和ＹＢ／Ｔ０９４中４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶ１和ＳＭ４Ｃｒ５ＭｏＳｉＶ１的含碳

量为０．３２％￣０．４２％和０．３２％￣０．４５％，分别与ＳＫＤ６１和

ＡＩＳＩＨ１３相同。特别要指出的是：北美压铸协会ＮＡＤＣＡ２０７－９０［５］、２０７－９７［６］和２０７－２００３［７］标准中对Ｈ１３钢的含碳量都规定为０．３７％￣０．４２％。

钢中含碳量决定淬火钢的基体硬度，按钢中含碳

⑥热处理的变形小；⑦中等和高的切削加工性；⑧中

等抗脱碳能力。更为令人注意的是，它还可用于制造航空工业上的重要构件。

７８ 《模具制造》２００６年第４

期

模具材料及热处理技术

量与淬火钢硬度的关系曲线可以知道，Ｈ１３钢的淬火硬度在５５ＨＲＣ左右［８］。对工具钢而言，钢中的碳一部分进入钢的基体中引起固溶强化。另外一部分碳将和合金元素中的碳化物形成元素结合成合金碳化物。 …… 此处隐藏：13513字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……