對H13模具鋼碳含量的研究

　　H13模具鋼是一種世界上廣泛使用的碳鉻鉬硅釩型鋼。與此同時，世界各地的許多學者對其進行了廣泛的研究，并探索了化學成分的改善。鋼材用途廣泛，性能優(yōu)良，主要由鋼材的化學成分決定。當然，鋼中的雜質(zhì)元素必須減少。一些數(shù)據(jù)表明，當Rm為1550MPa時，材料的硫含量從0.005%降低到0.003%，這將使沖擊韌性增加約13J。顯然，NADCA207-2003標準規(guī)定優(yōu)質(zhì)H13鋼的硫含量低于0.005%，而優(yōu)質(zhì)鋼的硫含量應低于0.003%S和0.015%P。H13鋼的成分分析如下。

　　碳:AISIH13、UNST20813、ASTM(更新版)、FEDQQ-T-570的H13鋼含碳量為(0.32~0.45)%，是所有H13鋼中更寬的。德國X40CrMoV5-1和1.2344的碳含量為(0.37~0.43)%，德國din17350x38crmov5-1的碳含量為(0.36~0.42)%。日本SKD61的碳含量為(0.32~0.42)%。我國GB/T1299和YB/T094中4Cr5MoSiV1和SM4Cr5MoSiV1的碳含量分別為(0.32~0.42)%和(0.32~0.45)%，分別與SKD61和AISIH13相同。特別是H13鋼的碳含量在北美壓鑄協(xié)會NADCA207-90、207-97和207-2003標準中規(guī)定為(0.37~0.42)%。

　　鋼中的碳含量決定了淬火鋼的基體硬度。根據(jù)鋼中碳含量與淬火鋼硬度的關(guān)系曲線，H13鋼的淬火硬度約為55HRC。對于工具鋼，鋼中的一部分碳進入鋼的基體，引起固溶強化。另一部分碳將與合金元素中的碳化物形成元素結(jié)合形成合金碳化物。對于熱作模具鋼，這種合金的碳化物需要在回火過程中分散和沉淀在淬火的馬氏體基體上，導致二次硬化。因此，熱作模具鋼的性能是由均勻分布的殘余合金碳化合物和回火馬氏體組織決定的。所以鋼中的C含量不能太低。

　　含5%Cr的H13鋼應具有較高的韌性，因此其C含量應保持在形成少量合金C化合物的水平。伍德亞特和克勞斯指出，H13鋼在870℃時位于鐵-鉻-碳三元相圖上奧氏體A和(A+M3C+M7C3)三相區(qū)的界面處。C的對應含量約為0.4%。A2和耐磨性較高的D2鋼，隨著碳或鉻含量的增加，M7C3含量增加。此外，重要的是保持較低的c含量，使鋼的Ms點處于較高的溫度水平(H13鋼的Ms一般數(shù)據(jù)約為340℃)，這樣當鋼淬火至室溫時，可獲得以馬氏體加少量殘余a和均勻分布的殘余a為主的合金c-化合物組織，回火后可獲得均勻的回火馬氏體組織。避免在工作溫度下改變過多的殘余奧氏體，影響工件的工作性能或變形。這些少量的殘余奧氏體應該在淬火后的兩三次回火過程中完全轉(zhuǎn)變。順便說一下，H13鋼淬火后的馬氏體組織是板條M+少量片狀M+少量殘余a..國內(nèi)學者也對回火后M條上析出的細小合金碳化物做了一些工作。