热作模具钢及其热处理
h13模具钢热处理
H13模具钢的热处理主要包括以下步骤：
预热处理：H13钢在制造过程中已经经过了退火处理，因此通常不需要再进行退火。
但如果需要进行改锻或者破坏了原来的组织和性能，增加了锻造应力，就需要重新进行退火处理。
等温球化退火工艺为：860～890℃加热保温2h，降温到740～760℃等温4h，炉冷到500℃左右出炉。
淬火处理：H13钢的淬火加热应进行两次预热（600～650℃，800～850℃），以减少加热过程产生热应力。
淬火温度通常为790℃左右，预热时间为5～15分钟，保温时间根据模具尺寸而定。
淬火介质可以选择油、水或者盐浴等，淬火后应立即回火，以减少开裂的风险。
回火处理：H13钢的回火温度一般在540～620℃范围内，回火时间根据模具的厚度和所需硬度而定。
通常，回火后的空冷时间为1～2小时，冷却后进行硬度检测和组织观察。
如果需要进行二次硬化峰处理，需要在500℃左右进行回火。
总的来说，H13模具钢的热处理需要根据具体的工艺要求和模具的使用条件来确定。
在实际操作中，需要注意安全和环保问题，遵守相关规定和标准。
5CrMnMo型热作模具钢在热锻模具中的应用及热处理
性 热 作 模具 钢 。锤锻 模 具 一 般选 用 低 耐 热 高韧 性 热 作模具钢。 常 用 钢号 有 ５ Ｃ ｒ Ｍ ｎ Ｍ ０、 ５ Ｃ ｒ Ｎ ｉ Ｍ ０、
０ ． ４０～０． ６ ５ Ｏ ． ５ Ｏ～ ０ ． ８ ０
０． ８ Ｏ～ １ ． ２ ０ ０． ８ ０～ １ ． ２ ０
１ ． ２ Ｏ～ １ ． ６ ０
注 ：以 上 所 有 钢 种 的 ｗ ≤０ ． ０ ３ ０ 、ｗ ｓ ≤Ｏ ． ０ ３ ０ 。
４ ． 应对 措施
补 偿 淬 火 在 保 证 质 量 稳 定 的情 况 下 可 批 量 生 产 ，具 有 质 量稳 定 ，操 作方 便 ，效 率 高 ，成本 低 ，
５ Ｃ ｒ Ｍｎ Ｍｏ 钢 是 传 统 的 热 锻 模 具 钢 ，钢 中加 入 Ｃ ｒ 可以 提 高淬 透 性 、高 温 强 度和 抗 氧 化 能 力 ；加入 Ｍｏ 主 要 是 为 了 控 制 回火 脆 性 ，提 高 耐 回火 性 。该 钢 适用 于 制 造要 求 较 高 强度 和 高 耐 磨性 的各 种 类 型 锻模 （ 边 长 ≤４ ０ ０ ｍ ｍ） 。 ５ Ｃ ｒ Ｎｉ Ｍｏ 钢 也 是 传统 热 锻 模具 钢 ，但具 有 十 分
Ｈ蛰
５ Ｃ ｒ Ｍ ｎ Ｍ ｏ 型热作模具钢在热锻模具 中的应用及热处理
宿 州市模具 热处理研 究 中心 （ 安徽 ２ ３ ４ ０ ０ ０ ） 赵 昌胜
热锻 模具 在 工作 过 程 中 承 受剧 烈 急冷 、急 热 循 环 ，较 高 的 冲击 载 荷 ，复 杂的 多 向应 力 ，以及 苛 刻 的摩 擦 、磨 损 。这 就 要 求热 锻 模 具 具 有较 高 的 冲 击 韧 度 和 断 裂 韧 度 ，高 的 高 温 强 度 及 高 温 硬 度 ，高 的热 疲 劳 抗 力 ，以及 较 高 的耐 回火 性 及 抗 氧化 能 力
h13模具钢 热处理 硬度
h13模具钢热处理硬度
H13模具钢经过热处理后的硬度取决于其处理规范，包括淬火和回火。
通常，H13模具钢经过淬火处理后，硬度可以达到HRC56-58。
而经过回火处理后，硬度则可以降低到HRC47-49。
如果需要进行更高硬度的处理，可以考虑进行二次回火，其硬度可以达到HRC47-49。
此外，H13模具钢的硬度还与其制造工艺和热处理工艺有关。
例如，经过氮化处理后，其硬度可以提高到HRC50-54。
而在退火状态下，其硬度约为HB245-205。
总体来说，H13模具钢是一种具有优良热稳定性和抗热疲劳性的热作模具钢，适用于制造需要承受较大冲击和摩擦的模具，如锻模、热挤压模和精锻模等。
在选择合适的硬度时，需要根据具体的使用要求和工艺条件来决定。
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
模具材料及热处理
模具材料及热处理模具是工业生产中不可或缺的工具。
它们在各种制造过程中被广泛使用，以制造各种产品和零件。
模具质量直接影响着产品制造的质量和成本。
因此，选择合适的模具材料和热处理方法至关重要。
模具材料是制造模具的关键因素之一。
选择模具材料需要考虑多个因素，包括材料的强度、硬度、耐用性、加工易度和成本等。
目前，常用的模具材料包括钢、铝、铜、金属陶瓷和塑料等。
钢是一种广泛使用的模具材料。
特别是工具钢，它具有高硬度、高强度、高耐磨性和耐高温等优点。
根据不同的用途和要求，可以选择适合的工具钢。
其中，冷作模具钢常用于制造冲孔模、切割模和弯曲模等，而热作模具钢则适用于制造压铸模、锻造模和挤压模等。
铝模具则是适用于需要轻质、高效和高精度的生产领域。
铝模具具有良好的导热性、成本低廉和制作过程简单等优点。
当生产的产品需要进行高温或高压加工时，铝模具的优势就不再明显。
相较于钢和铝，铜材料被广泛应用于高精度、高速度加工和模具表面处理领域。
铜模具通常具有优异的热传递性和导热性，因此适用于需要特殊表面处理的行业，如金属喷涂和塑料注塑。
金属陶瓷材料是当下热门的模具制造材料之一。
金属陶瓷模具具有高硬度、高耐磨性、低热膨胀系数和优异的绝缘性等特点。
因此，金属陶瓷模具可以在高温和腐蚀的环境下长期使用，并且在一些高精度生产中更是一种必要的选择。
塑料模具在人们的日常生活中已经广泛应用。
它们具有成本低廉、制作过程简单和框架结构简单等优点。
然而，塑料模具的强度和耐磨性与其他材料相比较低，适用范围也相应较窄。
因此，仅适用于生产中不需要高精度或高要求的产品中。
除了选择适当的模具材料之外，热处理方法对于模具使用寿命和性能也至关重要。
热处理包括退火、正火、淬火和淬火回火等过程，可以使不同类型的材料达到不同的性能要求。
退火是一种简单的加热和冷却方法，可以使模具材料变得更柔软、易于加工和成形。
而正火过程可以将模具材料中的样变消除，并使其具有适当的强度和硬度。
热作模具钢热处理
热作模具钢热处理
热作模具钢的热处理主要包括预热处理、球化退火、淬火和回火等步骤。
1. 预热处理：为了使工件在加热过程中均匀地膨胀和收缩，减少开裂，通常需要将工件预热至700～800℃。
2. 球化退火：通过将工件加热至略高于钢的AC1点，使其完全奥氏体化，然后以缓慢冷却速度（通常是随炉冷却）冷却，可使其组织转变成均匀的球状珠光体，以消除加工应力、提高模具韧性及抗蚀性，适用于以减小零件变形及改善切削加工性能为主要目的退火工艺。
3. 淬火：目的是为了使热作模具钢的钢的显微组织转变为马氏体，并得到高硬度的马氏体组织。
淬火温度通常选择在钢的AC3或略高于AC3的某一温度。
然后将模具缓慢冷却至200℃左右出炉，可使模具表面上的残余奥氏体转变为马氏体，从而提高其硬度及耐磨性。
4. 回火：回火是将淬火后的模具加热到低于AC1的温度，以消除或减少淬火引起的内应力，并使钢的组织趋于稳定。
根据需要，可以选择不同的回火温度和时间。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅专业书籍或咨询专业人士。
热加工模具的材料选择及热处理
热加工模具的材料选择及热处理随着社会的发展，科学的发展，热加工用模也有了很迅速的发展。
本毕业设计从理论与实践的角度对热加工模模具进行阐述，针对热加工模用料及热处理进行分析，从以下几方面进行论述：热加工类模具用钢的材料分析热加工模是工业产品生产中不可缺少的工艺方法之一。
它主要用于制造业和加工业。
它是和冲压、锻造、铸造成型机械，同时和塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料制品成型加工用的成形机械相配套，作为成形工具来使用的。
热加工模具属于精密机械产品，因为它主要由机械零件和机构组成，如成形工作零件（凸模、凹模），导向零件（导柱、导套等），支承零件（模座等），定位零件等；送料机构，抽芯机构，推料机构，检测与安全机构等。
为提高模具的质量，性能，精度和生产效率，缩短制造周期，其零、部件（又称模具组合），多由标准零、部件组成。
所以，模具应属于标准化程度较高的产品。
一副中小型冲模或塑料注射模，其构成的标准零、部件可达90%，其工时节约率可达25%~45%。
一、热加工用模模具的功能和作用现代产品生产中，热加工模具由于其加工效率高，互换性好，节约原材料，所以得到很广泛的应用。
现代工业产品的零件，广泛采用冲击、成型锻造、压铸成形、挤压成形、塑料注射或其他成形加工方法，和成形模具相配套，经单工序或多道成形工序，使材料或胚料成形加工成符合产品要求的零件，或成分精加工前的半成品件。
如汽车覆盖件，须采用多副模具，进行冲孔、拉深、翻边、弯曲、切边、修边、整形等多道工序，成形加工为合格零件；电视机外壳洗衣机内桶是采用塑料注射方法，经一次注射成型为合格零件的；发动机的曲轴连杆是采用锻造成形模具，经滚锻和模锻成形加工为精密机械加工前的半成品胚件的。
高精度、高效率、长寿命的冲模、塑料注射成形模具，可成形加工几十万，甚至几千万产品零件，如一副硬质合金模具，可冲压硅钢片零件（E型片、电机定转子片）上亿件，称这类模具为大批量生产用模具。
适用于多品种、少批量或产品试制的模具有：组合冲模、快换冲模、叠层冲模或成型冲模，低熔点合金成型模具等，在现代加工业中，具有重要的经济价值，称这类模具为通用、经济模具。
热作模具钢及热处理
性和高的耐磨性。
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4.2热作模具钢及热处理规范
常用的热挤压模具用钢是钨系热作模具钢和铬系热作模具钢，
还有铬钼系、钨钼系和铬钼钨系等新型的热作模具钢以及基体钢等。
钨系热作模具钢的代表性钢种为传统的3Cr2W8V钢，由于其耐
热疲劳性较差，在热挤压模方面的应用将逐渐会减少，但在压铸模 方面的应用较多，故在压铸模用钢中对其作详细介绍。
模具钢。HM1钢适合制造镦锻、压力机锻造、挤压等热作模具，模具
的使用寿命较高，是目前国内研制的工艺性能好，使用面广，具有 较广应用前景的新钢种之一。
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4.2热作模具钢及热处理规范
4. 3Cr3Mo3VNb（HN3）钢 NH3钢是参照国外H10钢和3Cr3Mo系热作模具钢，结合我国资源
（1）较高的高温强度和良好的韧性。热作模具，尤其是热锻
模!工作时会承受很大的冲击力，而且冲击频率很高，如果热作模具
钢没有高的强度和良好的韧性，就容易开裂。
（2）良好的耐磨性能。由于热作模具工作时除受到毛坯变形
时产生摩擦磨损之外，还受到高温氧化腐蚀和氧化铁屑的研磨，所 以需要热作模具钢有较高的硬度和抗粘附性。
模具表面产生网状或放射状的热疲劳裂纹，以及模腔磨损或严
重偏载、工艺性裂纹导致模具开裂。
因此，热锻模应具有较高的高温强度和韧性，良好的耐磨性和
耐热疲劳性，由于锤锻模尺寸比较大，还要求锤锻模用钢具有高的 淬透性。这就是热锻模的工作条件，正是这种工作条件，要求这类
模具钢应具有下列基本性能：
（1）淬透性高,以保证这种大型模具沿整个截面具有均匀一致
碳化物形成元素含量低，二次硬化效应微弱，所以热稳定性不高。
热作模具材料及热处理热作模具材料及热处理
热作模具材料及热处理热作模具材料及热处理●热作模具主要用于高温条件下的金属成形，使加热的金属或金属获得所需要的形状。
●按用途可分为热锻模、热镦模、热挤压模、压铸模和高速成形模具等。
●通常在反复受热和冷却的条件下工作，变形加.上的时间越长，受热就越严重。
模具面温升常达300—700°C之间，要求有较高的热强性、热疲劳性和韧性，常选用中碳(wc=0.3%一0.6%)合金钢来制作。
第一节热作模具材料的主要性能要求●工作特点:热作模具是在机械载荷和温度均发生循环变化情况下工作的。
●热作模具材料分类:按照工作温度和失效形式不同，可将热作模具材料分为低耐热高韧性钢(350一370°C)、中耐热韧性钢(550—600°C)、高耐热钢(600—650°C)等。
有特殊要求的热作模具也可以采用奥氏体型耐热钢、高温合金或硬质合金，甚至是难熔合金来制造。
热作模具材料的使用性能要求●评价热作模具钢的性能指标:室温和高温使用条件下的硬度!强度!韧度等。
●热作模具材料使用时一般有七个方面的性能要求。
(1)硬度热作模具钢的硬度为40—52HRC。
通常模具钢的硬度取决于马氏体中的碳含量、钢的奥氏体化温度和保温时间。
应该指出的是:钢的最佳淬火温度要通过该钢的“淬火温度一晶粒度一硬度”关系曲线来选择。
马氏体中的二次硬化则与钢的合金化程度有关系，随着回火温度的升高，马氏体中的碳含量虽然降低，但如果特殊碳化物呈弥散析出并促使残余奥氏体转变成马氏体，则模具钢的高温硬度将会提高。
(2)强度强度是模具整个截面或某个部位在服役时抵抗静载断裂的抗力。
在压缩条件下工作的模具，可测试其抗压强度。
用拉伸试验测定一定温度下的抗拉强度σb,和屈服点σs,一般模具不允许发生永久的塑性变形，所以要求具有高的屈服强度。
而当模具钢的塑性较差时，一般不用抗拉强度而用抗弯强度σbb作为力学指标，抗弯试验产生的应力状态与许多模具工作表面所处的应力状态极其相似，能精确地反映构料的成分和组织对性能的影响。
模具工程材料 第3章 热作模具钢
4
3.2 高韧性热作模具钢
3.工艺性能 (1)锻造 锻坯加热温度1100℃~1150℃，开锻温度 1050℃~1100℃，终锻温度800℃~850℃，砂冷或坑冷 (2)退火 退火工艺曲线如图3-1、图3-2所示。 (3)淬火、回火工艺 淬火预热温度600 ℃ ~650 ℃ ，加热温度830 ℃ ~860 ℃ ，油淬。回火工艺见表3-5。
3.2.4 3Cr4MoWVNi
该钢具有二次硬化效应，经600°C回火后，仍能保持较高 的硬度（45-50HRC），回火温度高于620°C后硬度才急剧下 降，因而其稳定性较高。 1.临界点 该钢的临界点为Ac1 816℃、Ac3 833℃和Ms 68℃ 2.力学性能 3Cr2MoWVNi钢室温及高温力学性能见表3-9。
(4)回火 大型锻模回火温度620℃~660 ℃ ，硬度38~42 HRC; 中型锻模回火温度610 ℃ ~630℃，硬度41~44 HRC;小 型锻模回火温度470℃~610 ℃ ，硬度38~ 42 HRC
4.实际应用 此钢适用于大、中型锻模，也适用于中、小型锻模。
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9
3.2 高韧性热作模具钢
第3章 热作模具钢
3.1 热作模具钢的分类及钢号 3.2 高韧性热作模具钢 3.3 高热强性热作模具钢 3.4 高热韧性热作模具钢 3.5 热作模具钢热处理 3.6 陶瓷型精铸锻造模具及热处理 3.7 铸钢堆焊制模和电渣熔铸模具及热处理
1
3.1 热作模具钢的分类及钢号
3.1.1 热作模具钢的分类
热作模具钢按用途可以分为热锻模用钢、热挤压模用钢和 压铸模用钢，有可细分为锤锻模用钢、机锻模用钢、热挤压模 用钢、热锻模用钢、热冲裁模用钢和压铸模用钢。
3.工艺性能 (1)锻造 钢坯锻造加热温度1 100℃~1 150℃，开锻温度 1050℃~1 100℃，终锻温度800℃~850℃、锻后缓冷 (坑冷或砂冷)，注意防止模具开裂。
3Cr2W8V热作模具钢热处理工艺和性能研究
响 ， 合 考虑退 火温度 、 火保 温时 间 、 火温度 、 综 退 淬 淬 火 时间 、 火温 度 、 回 回火 时 间 、 火 次 数 等 ９个 因 素 ， 回 按 混 合 位 级 正 交 表 Ｉ （。 ４ ×２ ）进 行 试 验 方 案 的 设
个 位 级 ， 人 正 交 表 的 后 ６列 ， 以 此 设 计 出 １ 放 并 ６种
《 组 技 术与 生 产 现 代 化》２ ｌ 第 ２ 成 ＯＯ年 ７卷 第 ４期
作者简介 ： 李 强 （ ９ １ １ ７ 一） 男 ， 南 信 阳 人 ， 程 硕 士 ， 级 实 验 ， 河 工 高
师 ， 要 从事 热 加 工 工 艺 研究 ． 主
键 词 ： 模 具 铜 ； 交 试 验 设 计 ； 处 理 工 艺 ； 正 热
试 验用 ３ ｒＷ８ 钢 直 径 为 ＋ ０ ｍｍ 棒 材 ， Ｃ２ Ｖ ４ 退
火前 的金相组织 为 铁 素体 ＋ 层 片状 珠 光体 ， 主要 其 化学成 分 （ 质量 分 数 Ｖ ） 表 １ ｏ［ 见 ２ ．材 料 经改 锻后 分
周 期性 的加热～ 冷却 循 环 ， 易 出现 冷热 疲 劳裂 纹 容 而失效 ， 因此 ， 磨损 和冷热疲 劳破 坏是其 主要 的失 效
形 式 ．我 单 位 使 用 ３ ｒＷ ８ 钢 加 工 生 产 的 固 定 钳 Ｃ２ Ｖ 口哈夫 （ａ ） ， 急 热 、 冷 的工 作 条件 下 ， 具 ｈｌ 模 在 ｆ 急 模
理 不 当是 导 致 模 具 早 期 失 效 的 重 要 原 因 ， 占模 具 约 失 效 因素 的 ３ ＿ ．针 对 这 种 情 况 ， 们 采 用 正 交 ５ 】 ］ 我
热作模具钢的选材及热处理工艺PPT优秀课件
2
表1 常用热作模具钢的钢号和化学成分
钢号
化学成分/%
C
Si
Mn Cr
Mo V
锤锻模具用钢 5CrMnMo 5CrNiMo 4CrMnSiMoV 5Cr2NiMoVSi
0.5/0.6 0.5/0.6 0.35/0.45 0.46/0.53
0.33/0.43 0.32/0.45 0.32/0.42
0.8/1.2 0.8/1.2 0.8/1.2
0.2/0.5 0.2/0.5 ≤0.4
4.75/5.5 4.75/5.5 4.5/5.5
1.1/1.6 1.1/1.75 -
0.3/0.6 0.8/1.2 0.6/1.0
其它
Ni1.4/1.8 Ni0.8/1.2
W1.6/2.4
钨钼热作模具钢 3Cr2W8V 3Cr3Mo3W2V 5Cr4W5Mo2V
0.3~0.4 0.32~0.42 0.4~0.5
≤0.4 0.6~0.9 ≤0.4
≤0.4 ≤0.65 ≤0.4
2.2~2.7 2.8~3.3 3.4~4.4
2.5~3.0 1.5~2.1
0.2~0.5 0.8~1.2 0.7~1.1
（1）加工性 热作模具材料的加工性主要包括冷加工中的切削加工性能和热加工中
的锻压加工性能两种。它主要取决于钢的化学成分和热处理工艺等。 （2）淬透性和淬硬性
热作模具对这两种性能要求根据其工作条件不同有所侧重。对于小型 模具，由于尺寸小，容易淬透，所以只要求高的硬度，偏重于高淬硬性;对 于尺寸较大的模具，如果截面未淬透，则回火后未淬透部分的屈服点和韧 性会显著降低，影响模具工作寿命，所以其淬透性更为重要。 （3）热处理变形性
常用模具钢热处理工艺推荐
常用模具钢热处理工艺推荐一、热作钢1.2344热处理工艺：常用热作模具钢有：EX1、EX2、1.2343、1.2344、1.2367。
下面我们重点讲解1.2344热处理工艺。
1）1.2344材料经模具机加工后淬火前安排去应力处理：特别是对于大件内模料必须经过此工序。
每分钟升温3.5℃。
如右图2）1.2344钢真空高压气体淬火工艺：如下图所示表1：淬火温度：牌号 T Aust1 ℃T Aust2 ℃ EX1 1000 1010-1015 EX2 1000 1010-1015 1.2343 990 1010 1.2344 1010 1030 1.236710101030(TA 表示炉膛温度，TC 表示工件心部温度；TS 表示工件表面16mm 深处测得的温度) 2.1）预热：按照模具复杂程度和厚度情况，可选择进行2～3次预热，预热保温时间以模具心部到温或接近炉膛温度为准。
第1阶段预热：升温速度选择3.5℃/分；升温至Ta=650℃进行保温，当Ta-Tc ≤30℃时，可进入下一阶段；第2阶段预热：升温速度选择2.5℃/分；升温至Ta=850℃进行保温，当Ta-Tc ≤10℃时，可进入下一阶段； 2.2）加热阶段：升温速度可选择10-15℃/分； 升温至Ta= T Aust1进行保温，当Ta-Tc=10℃时，开始计算保温时间；T Aust1温度下保温时间的80%后，升温至T Aust2，保温剩余的20%时间。
(温度T Aust1，T Aust2见上表，为了避免发生晶粒粗大的危险，热处理温度最大不能超过上表中的T Aust2)。
保温时间国内一般采用工件有效厚度每2mm 保温1分钟计算。
但由于装炉量及炉子状况不预热1预热2同，因此，在加热阶段和冷却阶段采用K 型热电偶插入工件心部和表面下16MM 深处，直接检测工件真实温度，并据此来确定保温时间是较为客观可靠的。
2.3)淬火冷却阶段：淬火冷却气体N 2压力选择，可根据模具厚度和复杂程度选择，一般应≥9bar(即TS 的冷却速度最好应该≥50℃/分，Tc 应该≥28℃/分)，冷却到TS=500℃时，可以适当的降低压力。
H13模具钢的热处理实践
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
H13 模具钢的热处理实践
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 钢的化学成分入手，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。
引言
H13 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ANS
表1 H13 模具钢的化学成分
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[2]。
Mo 的影响：Mo 也是碳化物形成元素，在H13 钢中可提高钢的回火稳定性和耐磨性。
Si 的影响：提高钢的强度、硬度及耐回火性，同时弱化热处理炉内氧化
气氛。
V 的影响：降低钢的过热敏感性，提高钢的回火稳定性及二次硬化效
应，弥散分布的碳化钒质点能大大提高钢的耐磨性。
2、热处理工艺选择2.1、临界点热处理温度、冷却方式决定于钢的临界。
常用模具钢热处理温度工艺、硬度、用途
850
52
50
49
33
28
抛光度模具、适合PA、POM、PS、PE、PP、ABS塑料
3Cr13
1025
54
53
放酸性高模坯，可保证冷却不锈蚀，适合PVC、PC、PE、PP、PMMA塑料、食品工业机械部件
10Ni3MnCuAl
固溶
880
固溶后HRC25,50℃以后40
制作外观要求光洁高的壳体，塑料制品模具
类型
方法
用途
化学
热处理
A、渗碳和碳氮共渗；
B、渗氮或碳氮共渗；
C、氧氮共渗，碳氮共渗和多元共渗,硫碳氮共渗、稀土共渗和多元共渗；
D、渗硼和渗金属。
适用于热作模具和刀具、冷加工模具
高能束
表面强化
激光表面涂覆；激光表面处理；
离子注入等
适用于冷作模具钢
表面涂层
化学气相沉积（CVD)、
物理气相沉积（PVD）、
2～4
金黄
好
刀具冷冲模
TiCN
2900±
400
450±
50
8±
20
8100±
1400
0.40-0.50
2～4
红褐/灰
良好
刀具、冲模
塑料模
CrN
2300±
300
650±
50
640
9800±
2600
0.50-0.60
8
银
很好
活塞环、刀具、
冲模、塑模
ZrN
2400±
400
600±
50
30±
20
0.50-0.60
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60
热作模具钢及其热处理.
目录
3.1 热作模具的工作条件与性能要求
3.1.1 热作模具的工作条件
.什么是热作模具？热作模按用途分为哪几种类型？ 热作模具是将加热到再结晶温度以上的固态或液态金属压制成型的 工具，包括热锻模具、热挤压模和压铸模三类。热作模具工作条件的主 要特点是与热态金属相接触，这是与冷作模具工作条件的主要区别。 2.热作模具的工作条件如何？
W 3.5~9.0 W 1.2~1.8 W 4.5~5.3
第3章 热作模具钢及其热处理
3.2 热作模具材料的选用 3.2.1 常用热作模具钢
3.2.1.2热作模具钢的分类 3.2.1.2热作模具钢的化学成分
热作模具钢的成分有哪些特点？ (1)含碳量处于中等水平，碳的质量分数一般为0.3%~0.6%； (2) 加入Cr、Ni、Mn等元素，提高钢的淬透性和强度等性能；
3.2 热作模具材料的选用 3.2.1 常用热作模具钢 3.2.2 锻压模具用钢的选用 3.2.3 热挤压模具用钢的选用 3.2.4 压铸模具用钢的选用
目录
第3章 热作模具钢及其热处理
3.2 热作模具材料的选用 3.2.1 常用热作模具钢
3.2.1.1热作模具钢的分类
按用途： 热锻模用钢、热挤压模用钢、压铸模用钢，更可细分为锤锻模用钢、机锻模用 钢、热挤压模用钢、热镦模用钢、热冲裁模用钢、压铸模用钢。 按性能： 高韧性热作模具钢、高热强性热作模具钢、高耐磨性热作模具钢，也可分为低 耐热性热作模具钢、中耐热性热作模具钢、高耐热性热作模具钢。 按成分： 低合金热作模具钢、中合金热作模具钢、高合金热作模具钢，也可分为钨系热 作模具钢、铬系热作模具钢、铬钼系热作模具钢、铬钨钼系热作模具钢。 非专用热作模具钢： 奥氏体耐热钢、高速工具钢、马氏体时效钢、析出硬化钢、冷热兼用基体钢等。
热作模具钢及其热处理_OK
推荐钢号
锌及其合金
4CrMnSiMoV、4Cr5MoSiV1、4Cr5W2VSi
铝、镁及其合金 铜及其合金
4Cr5W2VSi、4Cr5MoSiV1、4Cr5MoSi V、3Cr2W8V、 5Cr4W5Mo2V、3Cr3Mo3W2V
3Cr2W8V、3Cr3Mo3W2V
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6.3 热作模具的制造工艺路线
也不相同，但是最 低也有几百摄氏度;热挤压模具与压铸模具型腔表层
温度更高。
(2) 型腔表层金属产生热疲劳。 热作模具的工作特点是具有间歇性。
每次使热态金属成型后都要用冷却介质冷却型腔的表面。因此，热作模
具的工作状态是反复受热和冷却，从而使型腔表层金属产生反复的热胀
冷缩，即反复承受拉压应力作用。其结果是引起型腔表面出现裂纹，称
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图6-6 钨钼系热作模具钢的一般热处理过程
图6-3 4Cr5MoSiV1钢奥氏 体等温转变曲线
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3.回火工艺 4Cr5MoSiV1钢在630℃高温回火后得到回火索氏体+回火屈 氏体。 铬系热作模具钢一般热处理过程见图6-4。
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图6-4 铬系热作模具钢一般热处理过程
6.5.3 钨钼系热作模具钢的热处理
钨钼系热作模具钢中钨的质量分数为8%～10%，加入适量的钼、钒，其 高温强度、硬度、抗回火性能均优于前两类热作模具钢，但是其韧性和抗 热疲劳性能则不及铬系热作模具钢。钨钼系热作模具钢适用于型腔工作温 度为600～650℃的热作模具。如锻压机模具、热挤压模具。
影响热作模具使用寿命的因素很多，如工作温度、承受的载荷、 模具的形状与尺寸、被加工材料的性质、质量、成型方式等因素。 选择热作模具材料要综合考虑这些因素，合理选用，并且模具钢的 纯净度要高、等向性要好、经过炉外精炼和多向锻造，确保热作模 具工作寿命。
热作模具钢的性能及热处理规范
能。其高温性能、抗回火稳定性、热疲劳性均比
5CrMnMo、5CrNiMo钢好，可以用来代替 5CrNiMo钢。4CrMnSiMoV钢的冷、热加工性能 好，适于制造各种类型的锤锻和压力机锻模。
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1．热锻模用钢（高韧性、低合金）
1）热加工
4CrMnHale Waihona Puke iMoV钢锻造工艺规范见表3-25。
图3-1 转制节热锻模简图
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一、任务导入：
案例2：
铝合金圆管挤压模（如图3-2 所示），生产3A21（原 LF21）铝合金 Φ15.8mm×0.9mm的薄 壁圆管，生产批量：大批量， 模具材料为4Cr5MoSiV1 （H13）。技术要求：挤压模 硬度为42～47HRC，硼氮复 合渗。要求掌握该模具的热处 理规范。
4CrMnSiMoV钢模具的使用寿命高，如连杆模、
前梁模、齿轮模、突缘节模（深型模）等，均比
5CrNiMo钢模具寿命提高0.1 ~ 0.8倍；用于矫
正模、弯曲模等，比5CrNiMo钢模具寿命提高
0.5 ~ 2倍。
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2.热挤压模用钢（高热强热、中合金）
热挤压模的工作条件相当繁重。既承受压缩应 力和弯曲应力，脱模时也承受一定的拉应力。另外 还受到冲击负荷的作用。模具与炽热金属接触时间 较长，使其受热温度比热锻模更高，尤其是用于加 工钢铁材料和难熔金属时，工作温度高达600 ~ 800℃。热挤压模的失效形式主要是模腔过量塑性 变形、开裂、热疲劳和热磨损。但这类模具的尺寸 一般比热锻模小，因此，对于这类模具特别要求具 有高的热稳定性，较高的高温强度和足够的韧性， 良好的耐热疲劳性和高的耐磨性。
常用的热锻模用钢主要有：5CrMnMo、 5CrNiMo、4CrMnSiMoV等，此外还有国内近年 来研制的新钢种，如4SiMnMoV、5Cr2NiMoVSi、 45Cr2NiMoVSi等。其中45Cr2NiMoVSi是应用 比较成熟的高强韧大截面锤锻模具钢。