H13R是什么材料

H13属于热作模具钢，是在碳工钢的基础上加入合金元素而形成的钢种，执行标准GB/T1299—2000。H13钢是C-Cr-Mo-Si-V型钢，在世界上的应用极其普遍,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。H13钢的强度Rm，有文献介绍为15031MPa(46HRC时)和19375MPa(51HRC时)。另外还要考虑合金元素的交互作用影响，如当钢中含铬、钼和钒时，Cr>3%时，Cr能阻止V4C3的生成和推迟Mo2C的共格析出，V4C3和Mo2C是提高钢材的高温强度和抗回火性的强化相，这种交互作用提高该钢耐热变形性能。

R表示电渣重熔，是把转炉、平炉、电弧炉等冶炼的钢，铸造或锻压成为电极，通过熔渣电阻热进行二次重熔的精炼工艺，可使钢材的杂质元素含量极低，高度纯净。

DHRE是国内民营厂子生产的牌号，成份是

C:036~042 Si:03~05 S:≤002 P:≤0025 Mn:03-04 Cr:48~52 Mo:29-31 V:055-065

H13的材料

C　　 Si Mn Cr Mo V P S

032~045 080~120 020~050 475~550 110~175 080~120 ≤0030 ≤003

实际上DHRE是国内开发现来替代材料

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H13(4Cr5MoV1Si)是一种摸具钢,目前应用较广泛的材料，据介绍，国外80％的型腔均采用H13

在美国，热作模具钢分为三种：铬热作模具钢、钨热作模具钢和钼热作模具钢，全部以H命名。分别为H10～H19,H21~H26,和H42、H43。热作模具钢的含碳量为中碳含量（035～045％），另含Cr、W、M0和V合金元素，合金含量在6～25％范围。

H13钢属于第一种。其含碳量在05％以下，按淬火钢硬度与含碳量关系曲线[2]可知，其最大淬火硬度在55HRC左右。钢的含Cr量为5％左右，它和其他碳化物形成元素一起提供给钢具有较高的淬透性和好的抗软化能力，所以该钢在空冷条件下能够淬硬。在6barN2气体真空处理条件下可淬透直径为160mm[3]。但铬的加入会增加碳化物的不均匀程度，致使钢中会出现亚稳定的共晶碳化物，这种碳化物现在国内一般可用高碳铬轴承钢相关标准予以评定[4,7]。铬含量的提高有利于增加材料的热强度，但对韧度不利。材料中增加钼和钨，有人提出[5]，（1/2W+M0）的量至1％以上时，会使材料500℃以上进行回火时仍获得较高硬度，并具有二次硬化能力。H13钢的二次硬化能力不很明显，可参见资料[1]。提高V的含量，如V的量由04％（SKD6,相当于H11）提高至1%，使H13钢（SKD61）的热强度和热稳定性提高了，同时V也增加水冲洗抗力，实际上是提高水浸侵蚀磨损抗力（erosive wear）[6]。

另外，钢中加入W、M0、V、Nb等形成M6C和MC型碳化物的元素，能对奥氏体晶粒细化，也使溶入奥氏体后在回火过程中产生二次硬化效果。对Cr的加入形成的碳化物为

M23C­6型，其在1100℃奥氏体化时基本上溶解完了，（全部溶入奥氏体的温度是1160℃），这将决定H13钢的最佳奥氏体化温度处于1020～1080℃范围内。[4]

H13钢对硫磷含量限制在0030以下，实际上，硫的质量分数<0014％时可以大大提高钢件的断裂韧度KIC值。国外电渣重熔的优质H13钢的含硫量控制在0005％～0008％范围内[7]，这当然保证了材料的质量。北美压铸协会标准NADCA207-2003中对符合标准级外的特级（premium）和超级（superior）的H13钢的最小麦夏氏V型缺口冲击值为11J（8英尺˙磅）和138J(10英尺˙磅)。当加入006％～015％S和≤10％Mn使成为易切削钢时，可用于制造塑料模具，其机加工性能良好。材料经过调质处理，使硬度在（40～44）HRC范围内进行加工，并可抛光达Ra为005μm的镜面光洁度，满足高光洁塑料模具要求。

H13钢是C-Cr-Mo-Si-V型钢,在世界上的应用极其普遍,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。当然钢中杂质元素必须降低,有资料表明,当Rm在1550MPa时,材料含硫量由0005%降到0003%,会使冲击韧度提高约13J。十分明显,NADCA 207-2003标准就规定:优级(premium)H13钢含硫量小于0005%,而超级(superior)的应小于0003%S和0015%P。下面对H13钢的成分加以分析。

碳：美国AISI H13，UNS T20813，ASTM（最新版）的H13和FED QQ-T-570的H13钢的含碳量都规定为（032~045）%，是所有H13钢中含碳量范围最宽的。德国X40CrMoV5-1和12344的含碳量为（037~043）%，含碳量范围较窄，德国DIN17350中还有X38CrMoV5-1的含碳量为（036~042）%。日本SKD 61的含碳量为（032~042）%。我国GB/T 1299和YB/T 094中4Cr5MoSiV1和SM 4Cr5MoSiV1的含碳量为（032~042）%和（032~045）%，分别与SKD61和AISI H13相同。特别要指出的是：北美压铸协会NADCA 207-90、207-97和207-2003标准中对H13钢的含碳量都规定为（037~042）%。

含5%Cr的H13钢应具有高的韧度，故其含C量应保持在形成少量合金C化物的水平上。Woodyatt 和Krauss指出在870℃的Fe-Cr-C三元相图上,H13钢的位置在奥氏体A和（A+M3C+M7C3）三相区的交界位置处较好。相应的含C量约04%。图上还标出增加C或Cr量使M7C3量增多,具有更高耐磨性能的A2和D2钢以作比较。另外重要的是,保持相对较低的含C量是使钢的Ms点取于相对较高的温度水平(H13钢的Ms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A和残留均匀分布的合金C化物组织，并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予以转变完全。这儿顺便指出，H13钢淬火后得到的马氏体组织为板条M+少量片状M+少量残余A。经回火后在板条状M上析出的很细的合金碳化物，国内学者也作了一定工作。

1、钢种特性：退火状态交货，HB小于229，建议使用硬度在HRC47-49，可在600度温度作业，强度高，韧性优，抗热裂性好。电渣重熔钢，钢质纯净，具有良好的等向性能。

2、常见用途：铝镁锌铜合金挤压模，压铸模，钢热压力机锻模，寿命要求较高的硬质塑胶模。特别适合大型或形状复杂之模具。 　

3、化学成分：

C：032-045

Si：080-120

Mn：020-050

Cr：475-550

Mo：110-175

V：080-120

4、物理性能：

5、临界温度：

1、H13钢的淬火硬度在55HRC左右。

2、H13钢用于制造冲击载荷大的锻模，热挤压模，精锻模；铝、铜及其合金压铸模。

3、特性：

电渣重容钢，该钢具有高的淬透性和抗热裂能力，该钢含有较高含量的碳和钒，耐磨性好，韧性相对有所减弱，具有良好的耐热性，在较高温度时具有较好的强度和硬度，高的耐磨性的韧性，优良的综合力学性能和较高的抗回火稳定性。

H13热处理工艺：

1预先热处理 市场上供应的H13钢钢材和模坯，在钢厂都已作好退火热处理，保证了具有良好的金相组织，适当的硬度，良好的加工性，无需再进行退火。但制造厂进行改锻后破坏了原来的组织和性能，增加了锻造应力，必须进行重新退火。

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。

2淬火及回火 要求韧性好的模具淬火工艺规范：加热温度1020～1050℃，油冷或空冷，硬度54～58HRC；要求热硬性为主的模具淬火工艺规范、加热温度1050～1080℃，油冷，硬度56～58HRC。

推荐回火温度：530～560℃，硬度48～52HRC；回火温度560～580℃；硬度47～49HRC。

回火应进行两次。在500℃回火时，出现回火二次硬化峰，回火硬度最高，峰值在55HRC左右，但韧性最差。因此，回火工艺应避开500℃左右为宜。根据模具的使用需要，在540～620℃范围内回火较好。

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。

3化学热处理 H13钢若进行气体渗氮或氮碳共渗可使模具进一步强化，但其氮化温度不应高于回火温度，以保证心部强度不降低，从而提高模具的使用寿命。

-H13钢材

1、H13属于热作模具钢，是在碳工钢的基础上加入合金元素而形成的钢种，执行标准GB/T1299—2014。

2、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）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℉）硬度出现迅速下降（即能耐的工作温度为540℃）；

（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，它还可用于制作航空工业上的重要构件。

扩展资料：

1、生活用途：

用途和9CRWMN模具钢基本相同，但因其钒含量高一些，故中温（600度）性能比4Cr5MoSiV钢要好，是热作模具钢中用途很广泛的一种代表性钢号。

H13模具钢用于制造冲击载荷大的锻模，热挤压模，精锻模；铝、铜及其合金压铸模。

2、热作模具在工作时承受着很大的冲击力，模腔和高温金属接触，反复地加热和冷却，其使用条件极其恶劣。为了满足热作模具的使用要求，热作模具钢应具备下列基本特性：

(1)较高的高温强度和良好的韧性。热作模具，尤其是热锻模，工作时承受很大的冲击力，而且冲击频率很高，如果模具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，由于热作模具丁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黏附性。

(3)高的热稳定性。热稳定性是指钢材在高温下可长时间保持其常温力学性能的能力。热作模具工作时，接触的是炽热的金属，甚至是液态金属，所以模具表面温度很高，一般为400～700℃。这就要求热作模具钢在高温下不发生热化，具有高的热稳定性，否则模具就会发生塑性变形，造成堆塌而失效。

(4)优良的耐热疲劳性，热作模具的工作特点是反复受热受冷，模具一时受热膨胀，一时又冷却收缩，形成很大的热应力，而且这种热应力是方向相反，交替产生的。

在反复热应力作用下，模具表面会形成网状裂纹(龟裂)，这种现象称为热疲劳，模具因热疲劳而过早地断裂，是热作模具失效的主要原因之一。所以热作模具钢必须要有良好的热疲劳性。

(5)高淬透性。热作模具一般尺寸比较大，热锻模尤其是这样，为了使整个模具截面的力学性能均匀，这就要求热作模具钢有高的淬透性能。

(6)良好的导热性。为了使模具不致积热过多，导致力学性能下降，要尽可能降低模面温度，减小模具内部的温差，这就要求热作模具钢要有良好的导热件能。

(7)良好的成形加工工艺性能，以满足加工成形的需要。

——H13

模具钢H13氮化后硬度一般在1000HV—1200HV左右，一般不会达到1200HV以上。

H13是目前广泛应用的一种空冷硬化模具钢，我国八五期间国家重点推广钢种。H13钢有较高的韧性和耐冷热疲劳性能，不容易产生热疲劳裂纹，而且抗粘结力强，与熔融金属相互作用小，广泛应用于热镦锻、热挤压和压铸模具的制造，特别适宜用作压铸模，其生产的压铸件外观质量好，模具使用寿命也较长。同时该钢材有较高的热强性，是一种强韧兼备的质优价廉钢种，制造压铸模的厂家特别欢迎。

作为压铸模，影响其寿命的主要因素是：模具经受热循环会产生热疲劳（即龟裂）；压铸时熔融金属被注入型腔模，在被高温金属冲刷和直接接触的模具部位，会发生冲蚀和腐蚀。因此提高模具的热疲劳性能和耐蚀性是提高H13钢压铸模具寿命的有效途径。

因渗氮可提高模具的热疲劳性和耐蚀性，通过对H13钢压铸模先进行淬火+回火的预备热处理，然后再进行氮化的复合热处理试验研究。发现新工艺较传统工艺可明显提高H13钢压铸模的表面硬度、耐磨性、热疲劳性和耐蚀性，其模具使用寿命较伟统热处理提高了1倍。

2 模具材料和预先热处理

（1）压铸模材料为AISI-H13，模具外形尺寸为ф250120mm，基体硬度要求为46～48HRC，其化学成分和临界温度如表1所示。

表1 H13饮的化普顾分（质量分数）和临界温度（℃）ASTMA681-94

钢号 化学成分（%） 临界温故知新（℃）

C Si Mn Cr Mo V P S Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 Ms

H13 032-045 080-120 020-050 475-52 110-175 080-120 ≤003 ≤003 850 910 700 820 335

（2）预先热处理工艺。

H13钢预先热处理加热是在高温盐浴炉中进行的。为减少H13钢压铸模的热应力和促进奥氏体均匀化，在达到奥氏体化温度前应进行分段预热。因此在进入盐浴炉前，应采用550℃+40min和850℃+40min的两段预热，盐加热以1030℃为最佳。

3 H13钢压铸模的氮碳共渗热处理

H13钢压铸模选择氮碳共渗是因为该工艺是在低温范围内（500-600℃）进行的，碳原子在α铁中的固深度却低于氮原子的固深度，由于氮原子和碳原子的这种相互促进作用，使氮碳共渗速度得到很大提高。考虑到氮碳共渗后不影响H13钢压铸模的基体硬度，氮碳共渗温度应低于回火温度。

31 设备

H13钢压铸模的氮碳共渗可在75kW气体渗氮炉中进行。

32 氮碳共渗工艺。

H13钢压铸模氮碳共渗热处理是在正常气体氮碳共渗热处理生产中进行的。氮碳共渗前必须对预备热处理后的H13钢压铸模进行最后的精加工（磨削、电火花加工等），装炉前需用汽油或酒精等脱脂，经清洗后工作表面不能有锈或脏物。

H13钢压铸模的氮碳共渗介质为氨气+乙醇，工艺为580℃45h。

33 氮碳共渗后的组织和性能

（1）渗层组织。

H13钢试样氮碳共渗后的组织依次是Fe2N、Fe3N、Fe4N及C、Mo、V等合金氮化物。

（2）渗氮层厚度及表面硬度。

H13试样经氮碳共渗后厚度约为020mm，表面硬度>900HV。耐磨性高，与调质、高频淬火的试样相比磨损失重可分别减少1-2个数量级或成倍降低。

（3）抗疲劳性能。

氮碳共渗后由于表面处于压应力状态，以及γ′等弥散析出物阴碍位错滑动，氮碳共渗后疲劳极限比渗碳及高频淬火的疲劳极限提高25%-35%。

由H13钢制压铸模淬火、回火再进行氮碳共渗的结果可得出如下的结论：

（1）H13钢制压铸模淬火、回火后再进行氮碳共渗可获得较高的表面硬度耐磨性、耐疲劳性能、耐蚀性。同时气体氮碳共参相当于模具淬火、加工后的一次回火，模具变形小。

（2）渗层气体氮碳共参具有生产周期短、温度低、设备简单、操作方便等特点。

（3）生产实践表明：H13钢制压铸模淬火、回火后再进行氮碳共渗热处理，其使用寿命是常规热处理的2倍以上。

（4）H13钢制压铸碳较佳的热处理工艺为：1030℃淬火，600℃回火后先对模具进行修整，然后再进行580℃+45h气体氮碳共渗，渗氮后油冷。

参考资料

天涯社区天涯社区[引用时间2018-4-11]