H13钢材的化学成分及性质

　　H13钢材的化学成分及性质
　　H13钢材原是美国的一种钢种, 它是一种应用比拟普遍的热作模具钢, 世界各国都有应用。在我国普通称作4Cr5MoSiV1 钢。H13钢材的化学成份及其质量分数如表1 所示。
　　H13化学成分　　

　　H13钢材的物理性能, 其密度为7.8g/cm3, 弹性模量E 为210000MPa。钢中含碳量决议淬火钢的基体硬度。各国与H13钢相近钢号的称号及含碳量, 国际规范化组织称H13钢为40CrMoV5 钢。
　　按钢中含碳量与淬火钢硬度的关系曲线能够晓得, H13钢材的淬火硬度在55HRC左右。对工具钢而言,钢中的碳一局部进入钢的基体中惹起固溶强化, 另外一局部碳将和合金元素中的碳化物构成元素分离成合金碳化物。对热作模具钢, 这种合金碳化物除少量残留以外, 还请求它在回火过程中在淬火马氏体基体上弥散析出产生二次硬化现象。由此可见, 钢中的含C量不能太低。H13钢的含铬量为4.75%～5.50%。普通来说, 含5%Cr的钢应具有高韧度, 故其含碳量应坚持在构成量合金碳化物的程度上。Woodyatt和Krausst指出在870℃的Fe- Cr- C三元相图上, Hl3钢的位置在奥氏体和(A+M3C+M7C3)三相区的接壤位置处较好。相应的含碳量约0.4%。
　　另外重要的是，恒日盛以为值得提示的是坚持相对较低的含碳量是使钢的Ms点趋于相对较高的温度程度(Hl3钢的Ms点普通材料引见为340℃左右) , 使该钢在淬冷至室温时取得以马氏体为主加少量剩余奥氏体和残留平均散布的合金碳化物组织, 较低的含碳量经回火后取得平均的回火马氏体组织, 防止使过多剩余奥氏体在工作温度下发作转变影响工件的工作性能或变形。这些少量剩余奥氏体在淬火以后的两次或三次回火过程中应可到达转变完整。顺便指出, H13钢淬火后得到的马氏体组织为板条马氏体+少量片状马氏体+少量剩余奥氏体。众所周知, 钢中增加碳含量将进步钢的强度, 对热作模具钢而言, 会使高温强度、热态硬度和耐磨损性进步, 但会招致其韧度降低。有学者在文献中将各类H型钢的性能比拟证明了这个观念。通常以为招致钢塑性和韧度降低的含碳量界线为0.4%。为此请求人们在钢合金化设计时遵照下述准绳: 在坚持强度前提下要尽可能降低钢的含碳量, 有材料已提出: 在钢抗拉强度达1550MPa以上时, 含C量在0.3%～0.4%为宜。H13钢材的强度Rm为1503.1MPa( 46HRC) 和1937.5MPa( 51HRC) 。
　　H13钢材中主要合金元素的作用如下
　　铬: 铬在钢中可构成铬的碳化物, 能进步钢的高温强度和耐磨性, 使C曲线右移, 进步钢的淬透性和回火稳定性。铬和其他碳化物构成元素一同提供应钢具有较高的淬透性和好的抗软化才能, 所以H13钢材在空冷条件下可以淬硬。在6barN2气体真空处置条件下可淬透直径为160mm。但铬的参加会增加碳化物的不平均水平,致使钢中会呈现亚稳定的共晶碳化物, 这种碳化物如今国内普通可用高碳铬轴承钢相关规范予以评定。铬含量的进步有利于增加资料的热强度, 但对韧度不利。
　　钼: 钼也是碳化物构成元素, 和铬一样, 可进步钢的高温硬度和淬透性。此外, 钼还可细化晶粒, 减小回火脆性。
　　钒: 钒比铬和钼更容易构成碳化物, 极少溶入铁的固溶体中。钒的碳化物使钢具有良好的热硬性, 并可细化晶粒, 进步钢的耐磨性。
　　硅: 硅是对铁素体停止置换固溶强化十分有效的元素, 仅次于磷, 但同时在一定水平上降低钢的韧度和塑性。普通都将硅限制在钢脱氧需求的范围内。假如将Si 作为合金元素参加钢中, 其量普通不小于0.40%。硅也为进步回火抗力的有效元素。Si 降低碳在铁素体中的扩散速度, 使回火时析出的碳化物不易汇集, 增加回火稳定性。另外, 硅易使钢呈现带状组织,使钢的横向性能比纵向性能差, 也使钢的脆性转机温度升高。Si 还具有促进钢的脱碳敏理性, 但Si 有利于高温抗氧化性的进步。
　　锰: 锰能够改动钢在凝固时所构成的氧化物的性质和外形。同时它与S 有较大的亲合力, 能够防止在晶界上构成低熔点的硫化物FeS, 而以具有一定塑性的MnS 存在, 从而消弭硫的有害影响, 改善钢的热加工性能。Mn 具有固溶强化作用, 从而进步铁素体和奥氏体的强度和硬度, 固然其固溶强化效果不及碳、磷和硅, 但其对钢的延展性简直没有影响。在铁素体-珠光体型钢中Mn 是独一可使屈从强度增加又使冷脆转变温度变化最小的合金元素。