h13钢是使用最广泛和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。
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。
工具钢中的铬一部分溶入钢中起固溶强化作用,另一部分与碳结合,按含铬量高低以(fecr)3c、(fecr)7c3和m23c6形式存在,从而来影响钢的性能。
另外还要考虑合金元素的交互作用影响,如当钢中含铬、钼和釩时,cr>3%[14]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[14],这种交互作用提高该钢耐热变形性能。
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