用途和9crwmn模具钢基本相同,但因其釩含量高一些,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。
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0.005%降到0.003%,会使冲击韧度提高约13j。nadca 207-2003标准就规定:优级(premium)h13钢含硫量小于0.005%,而超级(superior)的应小于0.003%s和0.015%p。
含0.5%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0.4%。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。
cr对钢共析点的影响,它和mn大致相似,在约5%的含铬量时,共析点的含c量降到0.5%左右。另外si﹑w﹑mo﹑v﹑ti的加入更显著降低共析点含c量。为此可以知道:热作模具钢和高速钢一样属于过共析钢。共析含c量的降低,将增加奥氏体化后组织中和最后组织中的合金碳化物含量。
钢中合金c化物的行为与其自身的稳定性有关,实际上,合金c化物的结构、稳定性与相应c化物形成元素的d电子壳层和s电子壳层的电子欠缺程度相关[17]。随着电子欠缺程度下降,金属原子半径随之减小,碳和金属元素的原子半径比rc/rm增加,合金c化物由间隙相向间隙化合物变化,c化物的稳定性减弱,其相应熔化温度和在a中溶解温度降低,其生成自由能的絕對值减小,相应的硬度值下降。
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