H13钢与3Cr2W8V钢的性能比较-热强性_热稳定性_拉伸性能_冲击韧性

H13钢与3Cr2W8V钢的回火硬度变化曲线图

所有数据都指出，3Cr2W8V钢的热强性和热稳定性高于H13钢，适于制作在较高温度下服役的模具。例如经常在600℃~650℃温区内服役的压铸模。而由H13钢制作的模具工作温度最好不超过600℃。两种模具钢的回火硬度变化如题图所示（H13钢与3Cr2W8V钢的回火硬度变化曲线图）。试验所用的3Cr2W8V钢经1150℃加热淬火，H13钢经1100℃加热淬火。由曲线可见，在580℃以下回火，H13钢的硬度比3Cr2W8V钢高出2~3 HRC。H13钢的回火二次硬化蜂在500℃~550℃之间，而3Cr2W8V钢的回火二次硬化峰在550℃~600℃之间。回火温度超过600℃，H13钢的硬度急剧下降，雨3Cr2W8V钢的硬度下降比较缓慢。当回火温度升到600℃，3Cr2W8V钢的硬度可高出H13钢5~7 HRC。由此可见，在600℃以上，3Cr2W8V钢的热稳定性高于H13钢。这主要是因为3Cr2W8V钢回火时析出以M2C、MC型为主的碳化物；而H13钢回火时主要析出M7C3型为主的碳化物，析出的M2C和MC型碳化物较少。M7C3型碳化物容易集聚长大，所以H13钢的热稳定性不及3Cr2W8V钢。
3Cr2W8V钢和H13钢的拉伸性能随着回火温度的变化如下图所示（图a为 3Cr2W8V钢1150℃加热淬火；图b为H13钢1100℃加热淬火）。两种钢的强度指标σb和σs都随着回火温度的上升先升后降。H13钢在500℃~550℃时达到最大值后陡降；3Cr2W8V钢在600℃左右达到最大值后缓慢下降。低于550℃回火，H13钢的σb和σs值都高于3Cr2W8V钢；高于550℃回火，3Cr2W8V钢的σb和σs高于H13钢。由此可见，3Cr2W8V钢在550℃以上有较高的热强性。此外，在550℃以上回火的H13钢有较优的塑性。
两种钢不同温度回火后的拉伸性能变化
在韧性方面，3Cr2W8V钢就望尘莫及了，两种钢的冲击韧度随着淬火温度的变化如下图左所示（图中：标注“△”的为550℃回火；标注“○”的为600℃回火；“━”为3Cr2W8V；“┅”为H13钢）。当回火温度升高时，两钢种冲击韧度的变化如下图右所示（图中：标注“△”的为1150℃淬火；标注“○”的为1100℃淬火；“━”为3Cr2W8V；“┅”为H13钢）。从曲线对比可以看出，在任何情况下，Hl3钢的冲击韧度值都高于3Cr2W8V钢，有时甚至高出一倍以上。断裂韧度KIC值的对比见下表所列。其变化情況与冲击韧度的变化趋势基本相似。
淬火温度对两种钢的冲击韧度(夏比U形缺口)αk值的影响  回火温度对两种钢的冲击韧度(夏比U形缺口)αk值的影响

3Cr2W8V钢和H13钢淬火回火后的KIC值对比表

淬火温度/℃

1000

1050

1100

1150 

回火温度/℃

550

600

550

600

400

550

600

650

400

550

600

650

KIC/(MPa•m1/2)

3Cr2W8V

-

-

27.5

109.1(KQ)

-

24.4

24.7

-

29.5

24.5

25.3

54.7

H13

32.3

97.0(KQ)

26.9

70.0

57.8

29.4

101(KQ)

103(KQ)

-

-

-

-

资料来源

东莞市弘超模具科技有限公司《弘超模具钢质量手册》。

综上所述，3Cr2W8V钢有较高的热强性，但韧性显得不足，比较适于作压铸模的材料；而H13钢则有较高韧性，有一定的热强性，可以选作锻模材料及在600℃以下服役的压型模材料。由于H13钢强韧兼备，而耐热疲劳性能又好，国内目前正在大力开发应用。模具早期脆性开裂是材料冶炼质量不佳和回火工艺选择不当时出现的共同问题，不只是3Cr2W8V钢所独有。对于工作温度高、承受重负荷、作业条件恶劣的模具，都应避开回火脆性区回火，最好也不在该温区内服役。H13钢的耐热疲劳性能好，因此模具可以采用自来水冷却，随时可使模具降温。至于冶炼质量的提高更是两类钢材所面临的共同问题，需要有关方面重视。国内所用的大型压铸模材料还时有采用进口的H13钢（瑞典一胜百ASSAB 8407、日本日立DAC、日本大同模具钢DHA1、德国葛利兹模具钢W.1.2344、瑞典乌德霍姆工具钢ORVAR SUPREME、美国熔炉斯伯H13等）。东莞弘超实际应用证明，国内H13系列钢种，首选SWPH13（超细化钢种，上海宝钢特殊钢分公司生产）及DT413（双细化钢种，抚顺特钢生产），更多有关H13系列钢最新产品资讯，敬请关注东莞弘超模具钢专业网站（www.hongchao-dg.cn）。目前电渣重熔技术已推广到小型钢厂，但元素偏析、碳化物偏聚问题尚待解决。特别需要指出的是低温化学热处理的处理温度都应避开模具所用钢材的回火脆性区。一般来说，经过化学热处理后的模具，脆性增加，耐熔蚀性和耐磨性提高，但抗热疲劳性能未必能有明显改善。

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