H13钢及其热处理
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。
关于h13钢板材料介绍h13钢板的化学成分及应用h13钢板热处理介绍的文章
关于h13钢板材料介绍h13钢板的化学成分及应用h13钢板热处理介绍的文章H13钢板是一种常用的工具钢板材料，具有优异的耐热性和耐磨性，广泛应用于模具制造、压铸、挤压和塑料注射等行业。
本文将介绍H13钢板的化学成分以及其在热处理过程中的应用。
首先，让我们来了解一下H13钢板的化学成分。
H13钢板主要由碳（C）、铬（Cr）、钼（Mo）、锰（Mn）、硅（Si）和钴（Co）等元素组成。
其中，碳含量为0.32-0.45%，铬含量为4.75-5.50%，钼含量为1.10-1.75%，锰含量为0.20-0.50%，硅含量为0.80-1.20%，钴含量为0.80-1.20%。
这些元素的合理配比使得H13钢板具有优异的耐热性和耐磨性。
接下来，我们来了解一下H13钢板在热处理过程中的应用。
热处理是通过控制材料的加热和冷却过程，改变其组织结构和性能的方法。
对于H13钢板而言，常见的热处理方法包括退火、正火和淬火。
首先是退火处理。
退火是将H13钢板加热到一定温度，然后缓慢冷却的过程。
通过退火处理，可以消除材料内部的应力，改善其塑性和韧性，提高其加工性能。
其次是正火处理。
正火是将H13钢板加热到一定温度，然后迅速冷却的过程。
正火处理可以使H13钢板获得较高的硬度和强度，提高其耐磨性和耐腐蚀性。
最后是淬火处理。
淬火是将H13钢板加热到临界温度，然后迅速冷却的过程。
淬火处理可以使H13钢板获得最高的硬度和强度，但同时也会使其变脆。
因此，在淬火后通常需要进行回火处理来降低材料的脆性。
总结起来，H13钢板具有优异的耐热性和耐磨性，在模具制造、压铸、挤压和塑料注射等行业得到广泛应用。
通过合理的化学成分配比以及适当的热处理方法，可以进一步提高H13钢板的性能，并满足不同行业对材料强度、硬度和耐磨性的要求。
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大型模具热处理
H13特大型模具的热处理洛阳恒焱热处理有限公司蒋世伟邮编471022摘要近年来随着工业的发展，锻件重量越来越大，质量要求也越来越高，与之配套热压模具越来越大，所承受的压力达四万吨或更高。
本文通过对H13热处理工艺参数与机械性能的关系的试验研究，确定了合理的热处理工艺。
成功研制了材料H13，硬度要求HRC40-45，外形尺寸4200*2200*550mm，压机为四万吨油压机，成型材料是耐高温合金压机模具。
在生产应用中，取得了良好的效果。
关键词特大型模具H13 热处理一．H13的主要化学成分及临界点H13的主要化学成分元素 C Si Mn Cr Mo V标准值0.32-0.45 0.80-1.20 0.20-0.50 4.75-5.50 1.10-1.75 0.80-1.20 实际值0.39 0.99 0.29 5.16 1.23 0.87H13钢等温转变曲线和连续冷却转变曲线。
H13钢的临界点Ac1 850℃Ac3 910℃Ar1 700℃Ar3 820℃Ms 335℃二．工艺试验及结果1. 淬火温度对H13的影响1）.H13不同淬火温度对硬度影响2）.H13不同淬火温度对机械性能的影响在1000-1100℃范围内随淬火温度的升高，H13的抗拉强度。
屈服强度呈上升趋势，延伸率呈波浪式；洛氏硬度随淬火温度的升高而升高，这是随着淬火温度的升高，加速碳化物的溶解，使淬火后的马氏体中碳和合金元素增加，从而提高了淬火后的强度和硬度。
3）.H13不同淬火温度对晶粒度影响H13的晶粒度在1000-1060℃范围内加热淬火，晶粒度几乎没有变化，一旦超过1080℃后便开始长大。
对钢的塑性和韧性都有很大影响。
所以合理的淬火温度为1040℃1040℃淬火组织1080℃淬火组织腐蚀剂：苦味酸水溶液放大倍数500×2．回火温度对H13的影响1）.H13在1040℃下淬火，回火温度对硬度影响回火在1040℃淬火后，随回火温度的升高，硬度开始下降，但下降到一定程度后硬度又开始上升，约在520℃左右回火时，硬度达到最高值，之后随回火温度的升高，硬度又开始下降。
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]。
两种热作模具H13钢组织和性能研究
两种热作模具H13 钢组织和性能研究摘要：随着现代工业的迅速发展，热作模具在钢铁、汽车、冶金等行业中扮演了越来越重要的角色。
本文重点针对两种热作模具材料H13 钢的组织和性能进行了研究分析。
通过对比两种不同加工方式制备的H13 钢的组织结构和性能进行比较，揭示了不同加工方式对H13 钢微观组织和力学性能的影响，在提高模具的整体性能方面具有一定的借鉴意义。
关键词：热作模具；H13 钢；组织结构；力学性能前言：随着现代工业的发展，热作模具在钢铁、汽车、冶金等行业中的应用越来越广泛。
其中，H13 钢作为一种常见的模具材料，具有优良的高温强度、热疲劳抗力和磨损抗性等特点，被广泛应用于热作模具制造领域。
由于模具在使用过程中经常受到高温、高压等复杂环境的影响，因此模具的组织结构和力学性能对其使用寿命和加工效率有着重要的影响。
本文选取两种常见的加工方式（热处理和过冷处理）对H13 钢进行了研究，比较了不同加工方式对H13 钢的组织结构和力学性能的影响，为热作模具材料的选用和加工提供了一定的参考和借鉴意义。
一、H13 钢的组织结构和性能分析H13 钢是常见的热作模具材料之一，其主要成分为碳、铬、钼、钨、钴等元素。
在制备过程中，通过适当的合金设计和工艺流程控制，可以得到良好的力学性能和高温疲劳抗力。
1、H13 钢的组织结构H13 钢的组织结构主要由马氏体、余铁素和碳化物等组成。
其中，马氏体是一种具有高硬度和脆性的组织形态，是H13 钢的主要强化相；余铁素则具有较好的延展性和韧性，能够有效缓解马氏体的脆性；碳化物则是钢中主要的强化相之一，能够显著提高钢的硬度和热稳定性。
2、H13 钢的力学性能H13 钢具有良好的高温强度、热疲劳抗力和耐磨性等特点，使其成为热作模具材料的理想选择。
具体的力学性能如下：（1）抗拉强度：H13 钢的抗拉强度为1460MPa，表明其具有很高的强度和韧性，能够承受大的拉伸应力。
（2）屈服强度：H13 钢的屈服强度为1260MPa，是其材料强度的重要参数，直接影响到其在高温环境下的使用寿命和稳定性。
H13热作模具钢的表面热处理
・专题讨论・H 13热作模具钢的表面热处理曹光明(潍坊学院机电工程系,潍坊261061)摘 要 H13(4Cr5M oS iV1)钢成分(%)为0132～0145C ,0180～112S i ,0120～0150Mn ,4175～5150Cr ,1110～1175M o ,0180～1120V 是目前广泛用于热挤压模和压铸模的热作模具钢,工作温度达600℃。
介绍了离子渗氮、N 2C 共渗、N 2C 2V 共渗、O 2S 2N 共渗、S 2N 2C 共渗、多元共渗等提高H13钢抗热疲劳、耐热磨损和耐蚀性能的表面低温化学热处理工艺,以及激光表面处理、高能束表面合金化、离子注入表面改性处理等高能束流表面处理及其最新进展。
关键词 H13模具钢 表面化学热处理 高能束表面处理Surface H eat T reatment to H ot 2Work Die Steel H 13Cao G uangming(Department of Mechanical and E lectrical Engineering ,Weifang University ,Weifang 261061)Abstract The steel H13(4Cr5M oS iV1)-0132～0145C ,0180～112S i ,0120～0150Mn ,4175～5150Cr ,1110～1175M o ,0180～1120V is a hot 2w ork die steel wide used for hot extrusion die and pressure casting die with service tempera 2ture up to 600℃.The surface low temperature therm o 2chemical treatment including ion nitriding ,nitrocarburizing ,V 2ni 2trocarburizing,sulpho 2nitrocarburizing ,oxy 2sulpho 2nitriding and multicomponent cementation to increase anti 2thermal fa 2tigue ,therm o 2wear abrasion and corrosion resistance is presented and the high energy density surface treatment including la 2ser surface heat treatment ,surface alloying with high energy density and surface m odification with ion implantation and its development are reviewed in this paper.Material I ndex H ot S teel H13,Therm o 2Chemical Heat T reatment ,High Energy Density Surface T reatment H13钢(4Cr5M oSiV1)是目前国内外广泛使用的热作模具钢,其化学成分(%)为:0132～0145C ,0180～1120Si ,0120～0150Mn ,4175～5150Cr ,1110～1175M o ,0180～1120V ,P ≤01030,S ≤01030。
H13钢的表面热处理
H13钢的表面热处理--------------------------------------------------------------------------------压铸模具的使用寿命决定于很多因素：模具设计的合理性，模具材料选择正确性，模具机械加工和热处理工艺的合理正确制订，当然还应涉及模具的使用条件和维护。
其中模具材料的质量和热处理是相当重要的关键因素。
热处理应包括整体工件的热处理和工件的表面改性。
相关的标准主要有北美压铸协会标准、法国汽车工业会、德国钢铁协会、材料协会和压铸协会的标准，还有通用汽车、福特汽车的推荐标准等。
对H13钢整体热处理和检测十分重要, H13钢锻模和铝合金压铸模的表面改性目前主要在以下两个方面：（1）铁素体氮碳共渗和硫氮碳共渗技术（2）PVD涂层技术。
国内外在这两方面进行的研究论文有了发表，但具体工业应用报导不多。
专门从事材料表面改性技术的法国HEF集团在一些国际性会议上以论文形式报导了H13钢表面改性工业应用的实例，同时艾福表面处理技术（上海）有限公司（HEF Shanghai）结合舍福表面处理技术有限公司（TS Shanghai）的实践汇同国外的相关文献（尤其是NADCA 的专家和Case Western Reserve 大学教授的工作）作一定描述。
国内普遍认为，热疲劳发生龟裂损伤和热磨损是热作模具失效的两大主要原因。
这方面，国外的相关文献叙述得十分明确：模具的损坏和限制模具寿命上升的三个机制为：1)液态金属铝的粘焊（soldering）和化学冲蚀损伤。
2)磨损和腐蚀。
3)热疲劳开裂。
其中1)是最重要的失效机制。
他们提出采用铁素体氮碳共渗和离子氮化能显著提高工具钢的模具寿命。
国内有关铝熔损的试验指出，当模具材料硬度为45HRC时，未表面处理的铝熔损率高达54.90％时，当采用盐浴硫氮碳共渗，其熔损率仅为0.10％，当采用盐浴氮碳共渗（软氮化）后在加上PVD处理时，熔损率更明显降低至0.10％。
h13是什么材料
h13是什么材料H13是什么材料？H13是一种优质的工具钢材料，具有良好的热强度和热疲劳抗力，适用于制造高温工作条件下使用的模具和工具。
H13钢材具有优异的耐磨性和热冲击性能，因此在塑料模具、压铸模具、热作模具等领域得到广泛应用。
H13钢材主要成分为碳、铬、钼、钴、锰、硅等合金元素。
其中，铬元素的含量较高，能够提高钢材的硬度和耐磨性，使其在高温条件下仍能保持稳定的性能。
钼元素能够提高钢材的热强度和热疲劳抗力，使其适用于高温工作环境。
此外，钴元素能够提高钢材的热稳定性和抗氧化性能，增强其耐磨性和热冲击性能。
H13钢材的优点在于其热处理性能好，能够通过适当的热处理工艺获得理想的组织和性能。
常见的热处理工艺包括淬火、回火和表面处理等。
通过淬火处理，可以获得较高的硬度和耐磨性，适用于制造要求较高的模具和工具。
而通过回火处理，可以获得一定的韧性和抗热疲劳性能，提高钢材的使用寿命。
表面处理则可以进一步提高钢材的耐磨性和抗腐蚀性能，延长其使用寿命。
H13钢材的应用范围广泛，主要包括塑料模具、压铸模具、热作模具等领域。
在塑料模具领域，H13钢材通常用于制造注塑模具、挤出模具、吹塑模具等，能够满足各种塑料制品的生产需求。
在压铸模具领域，H13钢材适用于铝合金、镁合金、铜合金等多种金属的压铸模具制造，具有良好的耐磨性和热冲击性能。
在热作模具领域，H13钢材常用于制造热作模具、锻造模具、热剪切模具等，能够承受高温和高压的工作条件。
总的来说，H13是一种优质的工具钢材料，具有优异的热强度、热疲劳抗力、耐磨性和热冲击性能，适用于制造高温工作条件下使用的模具和工具。
通过适当的热处理工艺，可以获得理想的组织和性能，满足各种工业领域的需求。
H13钢材在塑料模具、压铸模具、热作模具等领域得到广泛应用，为工业生产提供了可靠的材料支持。
H13的热处理方法
中国热处理行业协会新技术考察团于1998年10月9日参观访问了美国Erie城附近的Meadylle镇SECO／WARWICK公司总部，了解了该公司开发的新技术和新产品。
为了有助于我国热处理生产技术的发展，特在此做如下介绍。
2 真空高压气淬的效果由于要求真空热处理的零件和材料不断增多，真空加热气冷淬火技术有了迅速发展。
工具钢的固溶处理和奥氏体化，合金钢和镍基、钴基合金通常都在熔盐中加热和油中淬火，导致工件开裂和畸变，而且还必须施行后清洗。
SECO／WARWICK公司开发的一系列采取对流加热方式的真空高压气淬炉，气体压力从200kPa直到2000kPa，满足了在油淬和气淬中间领域的冷却速度要求。
表1所列为各种合金钢在该公司开发的600kPa、1000kPa和2000kPa真空气淬炉中的淬火冷却效果［1］。
3 对流加热众所周知，真空中的加热主要靠辐射，而辐射加热只有在760℃（1400°F）以上才能表现出明显效果。
为了在低温下实现均匀而迅速的加热，采用往炉中通入惰性（或中性）气体的方式可保证对流热传导。
为实现均匀快速的对流加热，炉子加热室必须有良好的绝热保温措施。
对流加热可有效降低被加热件中的热应力，而工件中的应力有可能在热处理前的机加工或原始钢料中既已存在。
对流加热是保证工件低畸变的前提条件，而且也可缩短淬火和回火加热周期。
和传统真空加热比较，对流加热可减少50％的加热时间，在低温范围保持好的炉温均匀性，在一定程度上提高装炉量，还可实现一炉多用，在同一炉中可施行回火和退火。
图1所示为对流加热和传统真空加热的区别所在。
图1 对流加热和传统真空加热的比较Fig.1 Conventional vs．traditional heating rates4 高压气淬由表1数据可知，和600kPa气淬比较，低合金钢在1000kPa和2000kPa气体压力下的淬火可获得更高的硬度。
1000kPa和2000kPa的气淬真空炉可保证整盘炉料获得均匀温度。
H13模具热处理规范
戴卡轮毂制造有限公司Q/DC002-2002H13模具热处理规范1主题内容与适用范围本标准适用于低压铸造模具材质为H13材料的热处理。
2引用标准德胜钢材有限公司（German-Steel Co.,LTD）的GS-334热处理规范。
3 标准要求H13模具材料硬度标准：最终产品硬度要达到HRC34°~ 35°之间。
4热处理规范阶段一：消除应力1) 升温：由室温加热，用5个小时的时间加热至600℃~650℃之间。
2) 保温：在此温度之间保温至少2个小时，较厚部件保温时间最少为每50mm厚需1小时。
3) 冷却：保温完成后在炉中徐徐冷却至室温（50℃~65℃）。
阶段二：淬火4) 升温1：盐浴加热，由室温加热用2个小时的时间加热至400℃.5) 保温1：在此温度保温，保温时间为每毫米工件厚半分钟，使表面和中心温度一致。
6) 升温2：保温完成后，由400℃加热至650℃，升温速度为每毫米工件厚1分钟。
7）保温2：在此温度进行保温，保温时间为每毫米工件厚半分钟，使表面和中心温度一致。
8）升温3：由650℃加热至850℃，升温速度为每毫米工件厚1分钟。
9）保温3：在850℃保温，保温时间为每毫米工件厚1分钟，使表面和中心温度一致10）升温4：由850℃加热至1050℃，升温速度为每毫米工件厚1分钟。
11）保温4：在1050℃保温，保温时间为每毫米工件厚1分钟，使表面和中心温度一致。
12）冷却1：在温度保持在500℃~550℃之间的盐浴池中冷却，并使保持在此温度之间。
13）冷却2：待工件温度降至500℃~550℃之间时，取出空冷至室温（50℃~65℃）。
阶段三：均质化14）升温：待工件温度降至50℃~65℃之间时，立即放入回火炉加热至100℃~150℃之间，升温速度为每毫米工件厚1分钟。
15）保温：在100℃~150℃时保温每100mm厚1小时。
阶段四：回火（第一次回火）16）升温：均质化保温完成后，升温至700℃，升温速度为每毫米工件厚1分钟。
H13 钢的真空热处理
H13 钢的真空热处理摘要：介绍了北美压铸模协会（NADCA）推荐的H13钢的真空热处理工艺，详细讨论了对热处理设备的要求，工件的装炉，热电偶的放置，奥氏体化，淬火速率与工件组织和性能的关系，回火工艺和硬度控制，模具的去应力处理，H13钢模具的热处理质量和检测，以及热处理合格证书的内容，并附有H13钢淬火组织级别图。
关键词：H13钢；模具；气淬；回火1前言1.1北美压铸模协会(简称NADCA)所推荐的H13钢真空热处理工艺程序，由NADCA所属金属模具委员会热处理工作组10位委员和12个国家和地区的团体委员参加编制，2003年NADCA模具材料标准小组(9个团体)和模具热处理(7个团体)又稍作修改，将其编入NADCA#207-2003优质和超级H13钢材料和热处理验收标准。
参加编制的协会成员有著名的美国通用汽车公司、德国蒂森特殊钢及热处理公司、奥地利百禄和瑞典乌特霍姆等公司，因此该工艺文件反映了欧美工业化国家的H13钢最近的热处理工艺水平，对国内模具的真空热处理有一定的参考价值。
本文根据N A D C A推荐的工艺程序，并结合作者从事真空热处理的工作经验编撰而成，供国内从事模具真空热处理的同行参考。
1.2由于近年来国内外真空高压气淬技术突飞猛进的发展，NADCA介绍的H13钢真空热处理资料中所应用的气淬炉压力仅为2~5bar，而目前国内真空气淬炉的冷却压强已普遍提高至6~10bar，并采用对流加热技术，故对原文中的一些工艺参数用户应根据具体条件慎重选用。
1.3对于原文中的间断(分段)冷却(interruptedquenching)，按照国内的惯用术语，以下称为分级淬火。
2NADCA 推荐的热处理工艺规范2.1应用范围优质和超级H13钢热处理时最关键的工艺参数是奥氏体化温度和随后的淬火冷却速度。
为获得最佳的金相组织和力学性能，并尽量减少工、模具的变形和开列，真空炉必须能够控制淬火冷却速度(Abar Ipsen公司称为“控制冷却”)。
H13钢及其热处理
H13钢及其热处理陈杰(中国一拖集团有限公司热处理厂，河南洛阳471000)摘要：通过对热挤压模具钢H13材料以及热处理工艺的研究，我们能够获得有效的方法来满足对使用这种材料的日益增多的要求，更好地满足该种材料模具的使用性能。
关键词：热挤压；模具钢；脱碳敏感性；常规淬火；低温淬火；渗碳；保护气氛淬火0 前言H13钢是一种空冷硬化的铬系热挤压模具钢。
H13是采用美国AISI-SAE统一编号的钢材，系中碳中铬热模具钢。
该钢具有较高的热强度和硬度，尤其在中温(600℃)时具有较高的热强度和硬度，高的耐磨性和韧性，较好的耐冷热疲劳性能。
由于这种钢具有良好的综合机械性能，而越来越广泛地被用于制造模锻锤的锻模、热挤压模具与芯棒、锻造压力机模具、精锻机用模具、镶块以及铝、铜及其合金的压铸模等。
1 材料的基本性能1.1材料的化学成分(见表1)以及合金元素的影响H13属铬系热模具钢，材料中含有大约5%的铬，并加有钼、钨、钒和硅等合金元素。
由于含铬较高，因而有较高的淬透性，加入1%Mo时的淬透性更高。
故尺寸较大的模具淬火时也可以空冷。
铬、硅可以提高钢的耐热疲劳性和抗氧化性，但是硅的存在却增加了材料的脱碳敏感性。
钒可以加强钢的二次硬化效果，增加钢的稳定性。
铬系热作模具钢的韧性、耐热疲劳性都较好，但是由于这种材料中含钨较少，故其回火稳定性低于钨系。
1.2材料的其它性能(见表2)2 材料的热处理方法2.1锻后球化退火该钢锻打后应及时退火。
退火温度为860～880℃。
由于加热到Ac1温度以上，碳化物开始溶解，但又未完全溶解，导致奥氏体的成分极不均匀，在随后的冷却过程中，或以未溶的细小碳化物微粒为核心，或在不均匀奥氏体中碳原子富集处产生新的核心，而均匀地长大形成颗粒状的碳化物。
经过球化退火，可以降低材料的硬度，改善切削加工性，并为以后淬火处理作好组织准备。
退火保温时间取决于工件透烧时间，不宜过长。
冷却速度一般30℃/h，冷至500℃以下出炉空冷。
H13热处理工艺
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(1)H13钢的完全退火工艺为:850~900e@3~4h,保温结束后随炉冷到500e以下出炉空冷;(2)等温球化退火工艺:845~900度×2~4h/炉冷+700~740度×3~4h/炉冷,[40度/h,[500度出炉空冷;(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:600~650e@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10~30Lm的淬火马氏体白亮层,也称之为/异常层0"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50e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。
大型的H13钢锻件经常规球化退火处理碳化物组织极不均匀,存在严重的沿晶碳化物链可通过多次球化退火或奥氏体化快冷(正火)再球化退火来实现淬火工艺：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:40~500度预热(0.5min/mm),650~840e预热(0.5min/mm) 1020~1050度奥氏体化(0.25~0.45min/mm),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度(0.25min/mm)。
对断裂裂韧性，抗热疲劳和抗热磨损要求较高及淬火处理后需要电加工的模具,为了得到最高的红硬性,可采用奥氏体化温度上限对于要求畸变小!晶粒细!冲击韧性高的模具,为了得到最好的韧性和防止开裂,应采用奥氏体化温度下限。
H13 钢的热处理工艺 - 淬火工艺
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟H13 钢的热处理工艺- 淬火工艺H13 钢的淬火回火工艺, 可以采用盐浴炉、保护气氛炉、真空炉和流动粒子炉加热, 模具表面光洁、热处理变形小、模具寿命长。
特别是外热式刚玉流动粒子炉保护加热, 这种加热方式吸收了盐浴炉和真空炉加热的优点, 很适合热作模具钢的热处理。
在H13 钢热处理加热过程中, 首先应采用800℃～850℃阶段预热, 然后再升至奥氏体化温度。
阶段预热的目的是为了避免过快的加热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 钢的等温转变曲线如H13 钢的奥氏体化温度范围为1000℃～1060℃, 为了得到高的红硬性, 可采用奥氏体化温度上限; 为得到好的韧性和防止开裂, 可采用奥氏体化温度下限。
实际淬火温度的选定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 以保证足够的韧性。
淬火温度比退火温度要高, 更应采取措施防止氧化脱碳。
H13 钢在不同淬火温度下的硬度、晶粒度尺寸和残余奥氏体量见H13 钢淬火时可以采用空淬、气淬、500℃～550℃分级淬火和油淬。
以100mm 棒料的H13 钢为例, 油淬时, 棒料中心的冷却速度曲线不与TTT 曲线中的碳化物析出线相遇, 因此钢的冲击韧性不受影响, 不利的是变形较大; 如淬入500℃的盐浴中分级淬火, 则沿截面均有碳化物析出, 因此钢的冲击韧性受到影响, 但与油淬相比, 分级淬火可以减少模具开裂、变形的危险性。
真空技术网(chvacuum/)考虑到热作模具热处理后通常不再加工和避免模具变形开裂以及冷却时的氧化脱碳, 因此通常均采用分级淬火。
分级淬火时, 当模具表里温度一致时即可出炉空冷。
只有当模具尺寸变化要求不太高时或可以在回火后进行修整的条件下才采用油淬。
h13热处理工艺及硬度
h13热处理工艺及硬度
H13钢是一种热作模具钢，其热处理工艺包括淬火和回火两个步骤。
1. 淬火：将H13钢加热至1020℃左右，保温一段时间后进行油淬。
油淬过程中，冷却速度较快，使得钢中的碳和合金元素以马氏体的形式固定下来，得到硬度较高的马氏体组织。
经过淬火处理，H13钢的硬度可以达到56～58HRC。
2. 回火：淬火后的H13钢需要进行回火处理，以稳定其组织和提高韧性。
通常选择在560℃左右进行回火，保温一段时间后空冷。
回火过程中，钢中的碳和合金元素会以碳化物的形式析出，降低钢的硬度和脆性。
经过回火处理，H13钢的硬度可以降至47～49HRC。
需要注意的是，热处理工艺应根据具体情况而定，同时需要控制好加热温度、保温时间、冷却速度等工艺参数，以保证热处理的质量和稳定性。
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]。
H13钢材料的性能
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
Ms温Array度可高达
?2
H13
(1)
(2)
(3)
度为钢的热
表
990～
3、
明：H13
表3)，
H13
(1)
(2)
谨慎。
(3)由于热处理后硬度较高，对有孔、槽等表面的加工，在热前应加工工艺槽让开(非型腔表面)。
(4)车端面时采用从内到外的方式可获得较低的表面粗糙度。
?(5)堆焊修复时，应注意模具的预热和保温。
仅供个人学习参考。
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。
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北京 , 2002: 457 - 463. [ 2 ] 王笑天主编. 西安交通大学《金属材料学 》. 机械工业出
版社 ,北京 , 1991: 142 - 146.
通过表 5我们可以看出 ,采用 60滴 /m in的煤油 滴量是比较合适的 。工件保温时间由工件尺寸大小 决定 。工艺曲线如图 7。
图 6 回火硬度曲线 (1020℃油淬 ,两次回火 ) Fig. 6 Tempering - hardness curves
由于合金元素钼 、铬的作用 ,形成明显的二次硬 化效应 。H13钢经淬火高温回火 ( 500～600 ℃)后 , 在回火马氏体基体上弥散分布着回火时析出的可产 生明显二次硬化作用的 M2 C、MC 型碳化物 ,强韧性 得到大 大提 高 , 抗拉 强度可 达 2000 M Pa /m2 ,δ为 10% ～15% ,具有良好的综合机械性能 。根据模具 的使用性能以及对硬度的要求 ,一般采用的回火温 度为 580 ℃。回火时间视工件尺寸而定 ,一般不应 当少于 2 h。回火工艺如表 4。
去应力退火工艺曲线如图 2。
根据模具所要求的性能以及对硬度 、晶粒度的 要求 ,推荐的淬火加热温度为 1020～1050 ℃。预热 保温时间一般为加热保温时间的 2倍 。工艺曲线见 图 4。
图 4 常规淬火工艺曲线 Fig. 4 Conventional quenching technology curve
马氏体
少量碳化物
图 1 球化退火工艺曲线 Fig. 1 Annealing technology curve
图 3 硬度 、晶粒度与淬火温度的关系 Fig. 3 The relationship between grain sie, hardness
and temperature quenching
元素 C
Si
Mn
Cr
Mo
V 其它
含量
0. 32～ 0. 42
0. 80～ 1. 20
≤0. 40
4. 50～ 5. 50
1. 20～ 1. 50
0. 80～ 1. 10
-
1 材料的基本性能 1. 1 材料的化学成分 (见表 1 )以及合金元素的影 响 H13 属铬系热模具钢 ,材料中含有大约 5%的 铬 ,并加有钼 、钨 、钒和硅等合金元素 。由于含铬较 高 ,因而有较高的淬透性 , 加入 1% Mo时的淬透性
表 5 实验结果
Table 5 Experiment results
煤油滴量 淬火后硬 /HRC 表面 深磨后
60滴 /m in 51～52 49～51 90滴 /m in 64 49～52
630 ℃回火后硬度 /HRC 深磨后
结论
44 ～46
表面未增碳
46 ～47
表面增碳
2. 6 回火 淬火后模具需及时回火 。回火硬度曲线如图 6。
1. 2 材料的其它性能 (见表 2)
表 2 材料性能
Table 2 Prperties of the material
临界点
Ac1 Ac3
A r1
A r3
Ms
Mf
近似值 / ℃ 860 915 775 815 340 215
收稿日期 : 2007 - 12 - 06 作者简介 :陈 杰 (1974 - ) ,男 ,工程师 ,主要从事热处理技术与质量工作
H13钢淬火温度与硬度 、晶粒度关系如图 3。
表 3 退火后硬度和组织
Table 3 Hardness and structure after annealing
硬度
未退火
退火后
dHB /mm HB dHB /mm HB
2. 75 500 ≥3. 9 ≤241
组织
未退火
退火后
索氏体或 球状珠光体 +
在实际生产中 ,我们还采用了低温淬火工艺 ,也 取得了较为理想的效果 。采用低温淬火不但可以减 少模具的变形和内应力 ,而且有利于减少模具的开 裂现象 ,提高模具的使用寿命 。模具在油淬后高温
·46·
热处理技术与装备
第 29卷
回火过程中 ,剩余的奥氏体转变为马氏体 。另外 ,由 于合金元素钒 (V )的作用 , 加强了二次硬化现象 ,未 溶碳化物较多 ,因而高温回火后硬度反而提高 ,并且 低温淬火和常规淬火二者硬度相当 。采用低温淬 火 ,不但可以细化晶粒 ,而且在保证模具硬度的条件 下 ,强韧性得到提高 ,改善了模具的使用性能 。低温 淬火温度一般为 950～960 ℃,保温时间比常规淬火 保温时间长 。
工艺曲线如图 5。
2. 7 渗碳炉保护气氛淬火 由于 H13材料中存在合金元素硅 , 脱碳敏感性
较大 。对于尺寸较大的模具 ,为了防止模具表面脱 碳 ,我们在生产中采用了渗碳炉保护加热淬火 ,也取 得了较好的效果 。我们利用一台 u - 75 渗碳炉 ,通 过控制煤油的滴入量来进行保护 。实验结果如表 5。
图 7 渗碳保护淬火工艺曲线 Fig. 7 Carburizing p rotection quenching technology curve
3 结论 H13钢经热处理后 ,具有良好的综合机械性能 ,
完全可以满足对模具的内在质量要求 。另外 ,模具 表面如果经过渗氮或氰化后 ,更能够提高模具的使 用寿命 ,满足生产的要求 。
The Study of H13 Steel and Its Hea t Trea tm en t
CHEN J ie
(Heat Treatment Factory, YTO Group Corporation, Luoyang Henan 471000, China) Abstract: Through the research of hot extrusion die steel H13 m aterials and heat treatment p rocess, W e have obtained effective ways to use these materials to meet the p rperty requests in different use. Key words: hot extrusion die steel; decarbonization sensitivity; conventional quenching; low temperature quenching; carburizing atmosphere quench p rotection
图 2 去应力退火工艺曲线 Fig. 2 Stress relief annealing p rocess curve
2. 3 退火后硬度和组Biblioteka (见表 3) 2. 4 常规淬火
H13钢中由于合金元素 Si的存在 ,增大了脱碳
H13材料具有良好的淬透性 , 油冷完全可以满 足要求 。油温控制在 20～60 ℃, 冷至 200 ℃左右出 油 ,使其 冒青烟 而不 着 火 。淬 火 后 硬 度 最 高 可 达 HRC 58～59。 2. 5 低温淬火
经过球化退火 ,可以降低材料的硬度 ,改善切削 加工性 ,并为以后淬火处理作好组织准备 。退火保 温时间取决于工件透烧时间 ,不宜过长 。冷却速度 一般 30 ℃ / h ,冷至 500 ℃以下出炉空冷 。
球化退火工艺曲线如图 1。
敏感性 ,因此淬火加热时一般采用盐浴或真空加热 。 同时 ,由于钢中含有较多的合金元素 ,淬火加热前需 预热 ,一般预热温度 830～850 ℃。
0 前言 H13钢是一种空冷硬化的铬系热挤压模具钢 。
H13是采用美国 A ISI - SAE 统一编号的钢材 ,系中 碳中铬热模具钢 。该钢具有较高的热强度和硬度 , 尤其在中温 ( 600 ℃)时具有较高的热强度和硬度 , 高的耐磨性和韧性 ,较好的耐冷热疲劳性能 。由于 这种钢具有良好的综合机械性能 ,而越来越广泛地 被用于制造模锻锤的锻模 、热挤压模具与芯棒 、锻造 压力机模具 、精锻机用模具 、镶块以及铝 、铜及其合 金的压铸模等 。
第 29卷第 4期 2008年 8月
·工艺研究 ·
热处理技术与装备 RECHUL I J ISHU YU ZHUANGBE I
Vol. 29, No. 4 Aug. , 2008
H13钢及其热处理
陈 杰
(中国一拖集团有限公司热处理厂 ,河南 洛阳 471000)
摘 要 :通过对热挤压模具钢 H13材料以及热处理工艺的研究 ,我们能够获得有效的方法来满足对 使用这种材料的日益增多的要求 ,更好地满足该种材料模具的使用性能 。 关键词 :热挤压模具钢 脱碳敏感性 常规淬火 低温淬火 渗碳保护气氛淬火 中图分类号 : TG162. 8 文献标识码 : B 文章编号 : 1673 - 4971 (2008) 04 - 0044 - 03
表 4 回火工艺参数
Table 4 Parameters of tempering p rocess
回火目的
回火温度 / ℃ 加热设备 冷却 回火后 /HRC
消除应力和降低硬度
580
空气炉 空气 47～49
3 通常采用两次回火 , 第二次回火温度比第一次低 20 ℃。
图 5 低温淬火工艺曲线 Fig. 5 Low temperature quenching technology curve
2. 2 去应力退火 为了消除锻后因冷速较快而产生的残余应力以
稳定尺寸 ,避免引起变形 、开裂 ,可以采用一次补充 去应力退火 。去应力退火温度为 730 ～750 ℃。温 度在 Ac1 以下 ,没有重结晶过程 ,不能细化钢的晶粒 和组织 。但经过去应力退火后 ,不但可以消除或降 低因锻轧而存在的内应力 ,而且降低了硬度 ,便于切 削加工 。退火后应缓慢冷却 ,以免产生新的应力 ,一 般可以随炉冷却 ,冷至 300 ℃以下出炉空冷 。