H13模具钢的热处理实践
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第 1 期（总第 131 期）
机械管理开发
2013 年 2 月
况和各仪表、指示灯、油标是否正常，油，气管道有无泄 漏，各种刀具是否磨损，各工装夹具工作是否正常，如 有问题进行排除。
在生产中，操作工前段后段密切配合，随时注意加 工过程中的产品的尺寸。用各种卡板，塞规，卡尺量产 品各部位的尺寸。并且首件产品经过专职检验员检验 合格后才能连续生产。在生产过程中，操作人员，维修 人员，检验员要相互配合。由于距离远，噪声大，作者 与各位现场工作人员，操作工使用各种手语传达信息， “高声呼唤，手比眼看，协调一致，配合默契”是我们总 结出的行之有效的十六字诀。经过多年的实践使用， 效果显著。 3 改进措施
4）模具返工必须进行低温退火后方能重新淬火 以免造成开裂。
5）热处理过程中应严格按照作业指（下导转书第执行80 页）
收稿日期：2012-10-08 作者简介：朱朝晖（1971-）,女，浙江海宁人，国际焊接工程师，本科，主要从事焊接及热处理生产教学工作。E-mail: zhaohui.sz@.
第 1 期（总第 131 期） No.1（SUM No.131）
机械管理开发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
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
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。
为了对 H13 钢锻件消除应力、改善组织、细化晶 粒、降低硬度、便于机加工，需要进行退火处理。H13 合金元素较多，加热时转变较慢，故不能用常规退火而
应采用高温球化退火，使合金碳化物形成均匀的粒状
体，得到细粒状珠光体组织。 高温球化退火温度应稍高于钢的加热临界点温度
Ac1，在该温度下进行保温，有利于保留未溶碳化物质 点，到冷却过程中这些质点即可成为粒状组织的晶核， 保证得到均匀细小的粒状组织。
H13 钢是美国国家标准 ANSI 钢号，相当于中国 GB/T1299 中的 4Cr5MoSiV1。 H13 钢中有 Cr、Mo、Si、V 等合金元素[1]，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
球化退火的冷却过程中应该在相变点 Ar 区域等 温处理，促使细粒状珠光体形成并有助于碳化物聚集 为细小颗粒，从而降低硬度，便于机加工。 2.3 淬火
H13 钢具有良好的淬透性，对小于 150 mm 厚的零 件油淬能够实现均匀的硬度。但因钢中含有 Mn、Si 元 素容易引起氧化与脱碳。在生产实践中，建议采用盐 浴、可控气氛热处理、真空热处理等，也可以用覆盖物 或涂料进行防脱碳保护。
钢号 C
Si Mn Cr Mo V
P
S
H13
0.32～. 0.80～ 0.20～ 4.75～ 1.10～ 0.80～ ≤ 45 1.20 0.50 5.50 1.75 1.20 0.030
≤ 0.030
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
H13 钢在热处理后具有良好的红硬性、高温韧性 及抗热疲劳性。为了确保热处理的质量，生产中应注 意如下几点：
1）原材料的检验：需做宏观缺陷检查，及时发现 诸如夹渣、中心缩孔、折叠、表面裂纹等缺陷。
2）锻件锻后应随炉冷却或缓冷，并及时进行退火 处理。
3）因 H13 钢易氧化脱碳，故锻模坯应适当增加加 工余量以免淬火后发生软点。
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 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
这一条巨型“航母”从 20 世纪 70 年代末诞生至今 已经行驶了 34 个年头。经过了物质匮乏、技术能力薄 弱，加工手段落后的年代，在厂领导的鼎力支持、总设 计师的带领下，全厂职工共同努力打造了这艘巨型“航 母”。在当时轰动全国，至今这条线的资料仍是太原理 工大学的经典教材。随着时代的发展，科技的进步，这 台机组逐渐显现出一些有待完善改进之处。下面谈谈 笔者的看法。
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转变点与
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
等 温 转 变 图 。 1）H13 钢 临 界 点 ：Ac1，850~885 ℃ ， Ac3：910 ℃。2）冷却转变临界点：Ar1，700℃；Ar3， 820 ℃；Ms，335 ℃。3）奥氏体化温度：1 010 ℃ 2.2 退火
淬火温度选择 1 030 ℃ 能获得硬度 54~55 HRC， 超过 1 040 ℃晶粒开始长大。故推荐热处理温度范围 1 030~1 040 ℃。同时应特别注意出炉时应预冷至 Ac3 以上 20~30 ℃（950~980 ℃）以减小应力集中，从而避免 开裂。 2.4 回火
为了消除应力并提高 H13 锻件高温下的韧性必须 进行高温回火。利用 H13 钢中合金元素良好的耐回火 性和二次硬化作用，采用二次回火可提高模具寿命。 回火温度（580±20）℃获得硬度 47~52 HRC。回火后 的组织为回火马氏体和少量粒状碳化物。 3结论
第 1 期（总第 131 期）
机械管理开发
2013 年 2 月
况和各仪表、指示灯、油标是否正常，油，气管道有无泄 漏，各种刀具是否磨损，各工装夹具工作是否正常，如 有问题进行排除。
在生产中，操作工前段后段密切配合，随时注意加 工过程中的产品的尺寸。用各种卡板，塞规，卡尺量产 品各部位的尺寸。并且首件产品经过专职检验员检验 合格后才能连续生产。在生产过程中，操作人员，维修 人员，检验员要相互配合。由于距离远，噪声大，作者 与各位现场工作人员，操作工使用各种手语传达信息， “高声呼唤，手比眼看，协调一致，配合默契”是我们总 结出的行之有效的十六字诀。经过多年的实践使用， 效果显著。 3 改进措施
4）模具返工必须进行低温退火后方能重新淬火 以免造成开裂。
5）热处理过程中应严格按照作业指（下导转书第执行80 页）
收稿日期：2012-10-08 作者简介：朱朝晖（1971-）,女，浙江海宁人，国际焊接工程师，本科，主要从事焊接及热处理生产教学工作。E-mail: zhaohui.sz@.
第 1 期（总第 131 期） No.1（SUM No.131）
机械管理开发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
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
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。
为了对 H13 钢锻件消除应力、改善组织、细化晶 粒、降低硬度、便于机加工，需要进行退火处理。H13 合金元素较多，加热时转变较慢，故不能用常规退火而
应采用高温球化退火，使合金碳化物形成均匀的粒状
体，得到细粒状珠光体组织。 高温球化退火温度应稍高于钢的加热临界点温度
Ac1，在该温度下进行保温，有利于保留未溶碳化物质 点，到冷却过程中这些质点即可成为粒状组织的晶核， 保证得到均匀细小的粒状组织。
H13 钢是美国国家标准 ANSI 钢号，相当于中国 GB/T1299 中的 4Cr5MoSiV1。 H13 钢中有 Cr、Mo、Si、V 等合金元素[1]，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
球化退火的冷却过程中应该在相变点 Ar 区域等 温处理，促使细粒状珠光体形成并有助于碳化物聚集 为细小颗粒，从而降低硬度，便于机加工。 2.3 淬火
H13 钢具有良好的淬透性，对小于 150 mm 厚的零 件油淬能够实现均匀的硬度。但因钢中含有 Mn、Si 元 素容易引起氧化与脱碳。在生产实践中，建议采用盐 浴、可控气氛热处理、真空热处理等，也可以用覆盖物 或涂料进行防脱碳保护。
钢号 C
Si Mn Cr Mo V
P
S
H13
0.32～. 0.80～ 0.20～ 4.75～ 1.10～ 0.80～ ≤ 45 1.20 0.50 5.50 1.75 1.20 0.030
≤ 0.030
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
H13 钢在热处理后具有良好的红硬性、高温韧性 及抗热疲劳性。为了确保热处理的质量，生产中应注 意如下几点：
1）原材料的检验：需做宏观缺陷检查，及时发现 诸如夹渣、中心缩孔、折叠、表面裂纹等缺陷。
2）锻件锻后应随炉冷却或缓冷，并及时进行退火 处理。
3）因 H13 钢易氧化脱碳，故锻模坯应适当增加加 工余量以免淬火后发生软点。
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 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
这一条巨型“航母”从 20 世纪 70 年代末诞生至今 已经行驶了 34 个年头。经过了物质匮乏、技术能力薄 弱，加工手段落后的年代，在厂领导的鼎力支持、总设 计师的带领下，全厂职工共同努力打造了这艘巨型“航 母”。在当时轰动全国，至今这条线的资料仍是太原理 工大学的经典教材。随着时代的发展，科技的进步，这 台机组逐渐显现出一些有待完善改进之处。下面谈谈 笔者的看法。
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转变点与
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
等 温 转 变 图 。 1）H13 钢 临 界 点 ：Ac1，850~885 ℃ ， Ac3：910 ℃。2）冷却转变临界点：Ar1，700℃；Ar3， 820 ℃；Ms，335 ℃。3）奥氏体化温度：1 010 ℃ 2.2 退火
淬火温度选择 1 030 ℃ 能获得硬度 54~55 HRC， 超过 1 040 ℃晶粒开始长大。故推荐热处理温度范围 1 030~1 040 ℃。同时应特别注意出炉时应预冷至 Ac3 以上 20~30 ℃（950~980 ℃）以减小应力集中，从而避免 开裂。 2.4 回火
为了消除应力并提高 H13 锻件高温下的韧性必须 进行高温回火。利用 H13 钢中合金元素良好的耐回火 性和二次硬化作用，采用二次回火可提高模具寿命。 回火温度（580±20）℃获得硬度 47~52 HRC。回火后 的组织为回火马氏体和少量粒状碳化物。 3结论