H13模具钢的早期失效如何防止？

　　H13(4Cr5MoSiV1)是世界上广泛使用的热作模具钢。H13具有高的热强度和硬度、高的耐磨性和韧性以及良好的抗热疲劳性，广泛用于铝、铜和合金的各种锻造模具、热挤压模具和压铸模具。作为热作模具钢工作时，承受着巨大的冲击载荷、强烈的摩擦、热应力和剧烈冷热循环引起的高温氧化，经常出现开裂、塌陷、磨损、开裂等失效形式。

　　H13模具钢过程控制措施

　　从H13钢的化学成分和显微组织特征可以看出，热加工对H13钢模具的组织和性能有很大的影响。为了防止H13钢模具的早期失效，延长其使用寿命，必须制定科学合理的热加工工艺。

　　1.锻造过程

　　H13钢合金元素含量高，导热性差，普通产品温度相对较低，容易造成过烧。对于直径> 70毫米的钢坯，应在

　　80 ~ 900℃预热，然后在1065 ~ 1175℃初锻温度加热。锻造时进行多次拉镦，总锻比大于4。

　　2.球化退火工艺

　　球化退火工艺的目的是使组织均匀化，降低硬度，改善机械加工性能，为淬火和回火做好组织准备。球化退火工艺为:在845 ~ 900℃保温1h+1min/mm，然后随炉冷却至720 ~ 740℃保温2h+1min/mm，最后随炉冷却至500℃出炉空冷。球化退火组织为具有硬度的粒状珠光体。

　　3.淬火和回火工艺

　　H13钢的最佳热处理工艺为:1020 ~ 1080℃加热，然后油冷淬火或阶梯淬火，再在560 ~ 600℃回火两次；显微组织为回火索氏体+回火索氏体+残余碳化物，显微硬度为48 ~ 52 HRC。对于热硬度较高的模具(压铸模具)，可采用上限加热温度进行淬火。对于要求韧性的模具(热锻模)，可采用下限加热温度进行淬火。

　　此外，提高H13钢的洁净度和降低硫含量是延长H13钢模具使用寿命的特别有效的措施。H13钢= 0.005% ~ 0.008%。H13钢是高合金元素含量的过共析钢。冶炼和铸造过程中会发生碳化物偏析，铸锭在锻造和轧制后会形成粗大的碳化物偏析带。铸造遗留的碳化物和枝晶偏析带、缩孔、气孔和夹杂物直接影响H13钢模具的组织和性能，是模具早期失效的重要原因之一。对原材料的化学成分和冶金质量进行分析，可以评价原材料是否合格，从而指导制定科学合理的锻造工艺和热处理工艺。

　　4.H13的化学成分特征

　　(1)中碳，w = 0.32% ~ 0.45%，以保证高硬度、高韧性和高抗热疲劳性。

　　(2)添加更多的元素Cr、Mn和Si以改善淬透性。Mn可以改变钢凝固过程中形成的氧化物的性质和形状，阻止S在晶界上形成低熔点的FeS，而是以具有一定塑性的MnS形式存在，从而消除硫的有害影响，提高H13钢的热加工性能。铬和硅可以提高回火稳定性。

　　(3)添加产生二次硬化的元素Mo和V，可以防止第二类回火脆性，提高回火稳定性。