请教专业人士 比较一下热作钢材料 3Cr2W8V与H13各自的优劣

3Cr2W8V热作模具钢，是常用的压铸模具钢，有较高的强度和硬度、耐冷热疲劳性良好，且有较好的淬透性，但其韧性和塑性较差。适用制作高温、高应力下，不受冲击负荷的凸模、凹模，如压铸模、热挤压模、精锻模、有色金属成型模等。

3Cr2W8V属于国标工模具钢，执行标准：GB/T 1299-2014

3Cr2W8V化学成分

C030~040

Si≤040

Mn≤040

Cr220~270

W750~900

V020~050

p≤0030

S≤0030

3Cr2W8V硬度 ：退火,255～207HB,压痕直径38～42mm

3Cr2W8V热处理：

3Cr2W8V钢属于中碳高合金钢，它具有很高的韧性和良好的导热性，钢中较高的含钨量，使钢的回火稳定性提高，并在回火过程中析出碳化物造成二次硬化，因此3Cr2W8V钢的红硬性也较好。此外，钢中含有的铬和钒还能提高钢的耐磨性和耐腐蚀性。

3Cr2W8V钢的临界点：Ac820~830℃，Ar790℃Acm1100℃。

（1）锻造

3Cr2W8V钢的锻造规范如下：加热温度:1130~1160℃；始锻温度：1080~1120℃；终锻温度：850~900℃；冷却方法：先空冷至Ar附近，然后缓冷。

（2）退火

3Cr2W8V钢锻造后必须进行退火处理，其目的在于均匀组织、降低硬度，以便于切削加工。因为此钢实际上属于过共析钢类型，所以一般采用等温球化退火。退火后，组织由球状珠光体和少量粒状碳化物组成。其硬度为HB207~255。

（3）淬火与回火

3Cr2W8V钢的淬火温度一般选择1050~1100℃，理由是过高的淬火温度，将导致冲击韧性下降，近年来试验结果表明，提高淬火温度至1100~1150℃，可使3Cr2W8V钢的回火稳定性、回火后的硬度、红硬性、高温冲击韧性、断裂韧性、室温和高温强度等均获得较显著的改善。这对3Cr2W8V钢制造承受冲击负荷不大、工作温度较高的热挤压模以及压铸模是十分有利的，其使用寿命都有一定程度的提高。根据金相组织的观察，在低于1150℃温度淬火，晶粒的长大不严重，淬火温度高于1175℃时，才出现粗大的马氏体组织。所以，3Cr2W8V钢的淬火温度最高选择到1150℃为宜。

3Cr2W8V钢的加热，和其它高合金钢一样，应采用预热或缓慢加热，以减小热应力，小模具可以不预热，形状复杂和大的模具，应进行两次预热。

3Cr2W8V钢的淬透性很好，一般在140~160℃的热油或空气中冷却即可；对尺寸小，形状稍复杂的模具，可采用550~600℃的盐浴中一次分级而后空冷的淬火工艺（15~18秒/毫米）；对形状复杂，要求变形小的模具，可采用先在830~850℃进行第一次分级（预冷），再在450~550℃进行第二次分级，然后在空气中冷却；如模具形状特别复杂，采用分级淬火还不能达到要求时，则可以采用等温淬火，如在400℃进行贝氏体等温淬火。3Cr2W8V钢淬火冷却时不要冷至室温，在冷至100~150℃时即直接转入回火炉，以碱少裂纹的形成

用途：常用的压铸模具钢。碳含量较低，有较高韧性和良好的导热性；同时，含有较多的碳化物形成元素铬、钨、钒，相变温度提高，使钢有高的高温强度、硬度和良好的耐热疲劳性；淬透。适于制造高温、高应力，但不受冲击负荷的压铸铜、铝、镁合金用附模、型芯、浇口套、分流钉、高应力压腊、热剪切刀、热顶锻模、平锻机凸凹模、镶块等。

H13贵点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。　　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,NADCA207-2003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）%。　　钢中含碳量决定淬火钢的基体硬度，按钢中含碳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。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。对热作模具钢,这种合金碳化物除少量残留的以外，还要求它在回火过程中在淬火马氏体基体上弥散析出产生两次硬化现象。从而由均匀分布的残留合金碳化合物和回火马氏体的组织来决定热作模具钢的性能。由此可见，钢中的含C量不能太低。　　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%(见图1)。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。　　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，但会导致其韧度的降低。学者在工具钢产品手册文献[11]中将各类H型钢的性能比较很明显证明了这个观点。通常认为导致钢塑性和韧度降低的含碳量界限为04%。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03%-04%为宜。H13钢的强度Rm，有文献介绍为15031MPa(46HRC时)和19375MPa(51HRC时)。　　查阅FORD和GM公司资料推荐的TQ-1、Dievar和ADC3等钢中的含C量都为039%和038%等，相应的韧度指标等列于表1，其理由可由此管窥所及。　　对要求更高强度的热作模具钢，采用的方法是在H13钢成分的基础上提高Mo含量或提高含碳量，这将在后面还会论及，当然韧度和塑性的略为降低是可以预料的。

C:032~045

Si:080~120

Mn:020~050

Cr:475~550

Mo:110~175

V:080~120

p:≤0030

S：≤0030