H13 工具鋼 - DIN 1.2344 - X40CrMoV5-1 - JIS ~SKD 61

什么是H13鋼？
H13是一種熱作工具鋼，可以水冷、油冷或空氣硬化，具有良好的韌性。H13是一種含鉻5%的工具鋼，可在空氣中硬化，用途廣泛，可用于各種熱作和冷作。添加釩可提高耐磨性，并在高溫下提供優(yōu)異的性能。H13因其出色的韌性而常用于冷作工具，盡管它可能會(huì)略微降低耐磨性。除了高耐熱耐磨性和抗熱裂性外，它還具有高拋光性，適用于鏡片和餐具模具。為了獲得更好的韌性和最高的純度和均勻性，請(qǐng)使用H13ESR（ESR = 電渣重熔）。
工作硬度：50 HRC - 56 HRC
交貨狀態(tài)：最大229HB

H13鋼有什么用途？

H13 鋼具有多種優(yōu)良性能，使這種工具鋼不僅成為高溫的理想選擇，而且結(jié)合其抗熱疲勞和耐磨性，可用于鑄造和擠壓工具，以及模具、熱剪切刀片和沖壓工具等。由于具有良好的抗熱疲勞、抗腐蝕和抗磨損性能，它是塑料模具的理想選擇。

H13工具鋼是不銹鋼嗎？

雖然 H13 含有 4.8 - 5.5% 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鉻，但它并不是經(jīng)典的不銹鋼。不銹鋼至少含有 10.5% 的鉻。

雖然它提供了一定程度的耐腐蝕性，但如果耐腐蝕性是主要要求，建議選擇不銹鋼等級(jí)或涂上保護(hù)層。

H13鋼可以磁化嗎？

是的，作為黑色金屬，H13 可以被磁化。例如，研磨、銑削和腐蝕可以在使用磁力夾緊的機(jī)器上進(jìn)行。

H13工具鋼熱處理

退火H13鋼

為避免損壞材料表面，請(qǐng)?jiān)谑芸貧夥罩型嘶鸹蚴褂弥行蕴盍蠈⑵溲b入合適的容器中。將部件緩慢加熱至1382-1472°F (750-800°C)的溫度

。逐漸降低材料溫度。每小時(shí)降低 50-68°F (10-20°C)。繼續(xù)，直到達(dá)到 1112°F (600°C)。達(dá)到此溫度后，可在空氣中進(jìn)一步冷卻。

消除應(yīng)力H13工具鋼

粗加工或大加工后，需要對(duì) H13 進(jìn)行應(yīng)力消除，以防止引入應(yīng)力導(dǎo)致的變形。將工件加熱至1112-1202°F (600-650°C)。

保持該溫度 1-2 小時(shí)。這應(yīng)在中性氣氛中進(jìn)行。然后在空氣中以受控速率冷卻零件。緩慢冷卻 H13 至關(guān)重要，以免給工件引入新的應(yīng)力。

硬化H13工具鋼

硬化該材料可提高 H13 鋼的機(jī)械性能。

為了控制脫碳，請(qǐng)使用可控氣氛爐或?qū)⒐ぜ诙栊圆牧现?。均勻加熱?868-1940°F (1020-1060°C) 的溫度并保持 15-30 分鐘，然后淬火，然后立即進(jìn)行回火。
 

淬火H13鋼

H13 通常在空氣中冷卻，但也可以使用其他物質(zhì)進(jìn)行冷卻。確定冷卻方法時(shí)，應(yīng)考慮應(yīng)用、零件形狀和尺寸等因素。

• 空氣
• 油
• 真空
• 熱浴

回火H13鋼

硬化后立即將材料緩慢加熱至回火溫度，每英寸（25.4 毫米）厚度至少加熱 1 小時(shí)?；鼗饻囟葢?yīng)至少比工件的預(yù)期最高工作溫度高 50°F (10°C)。 

工件應(yīng)進(jìn)行雙重回火；第三次回火循環(huán)有利于釋放應(yīng)力。
 

H13工具鋼尺寸變化

H13 與其他工具鋼一樣，從精確的淬火溫度淬火時(shí)尺寸保持效果最好。如果過熱，材料回火后容易收縮，因此應(yīng)避免使用。 

H13鋼深冷處理

H13 可以進(jìn)行深冷處理。材料硬化后無需回火，而是冷卻至深冷溫度并保持，使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。

對(duì)于 H13 來說，除了細(xì)化碳化物結(jié)構(gòu)外，其優(yōu)點(diǎn)還包括硬度和耐磨性提高以及尺寸穩(wěn)定性提高。為了緩解可能產(chǎn)生的新應(yīng)力，深冷處理后應(yīng)進(jìn)行如上所述的回火。

H13 鋼電火花加工 (EDM)

H13 可在退火或硬化狀態(tài)下通過電火花加工進(jìn)行加工。 

電火花加工后可能需要回火，因?yàn)闊嵊绊憛^(qū)可能具有與基材不同的特性。在正確的設(shè)置和條件下，電火花加工可以使 H13 工具鋼具有非常光滑的表面。

H13鋼表面處理

以下只是 H13 工具鋼各種表面處理的示例。選擇表面處理確實(shí)取決于零件的用途。

氮化H13鋼

為了提高耐磨性和疲勞壽命，H13可以進(jìn)行氮化處理。該工藝將氮引入表面，可以提供一定的耐腐蝕性，并減少運(yùn)動(dòng)部件頻繁潤滑的需要。

H13 滲碳/表面硬化 H13 鋼

雖然不像氮化那么常見，但該工藝將碳引入材料表面，使其具有額外的表面硬度和堅(jiān)韌的核心。 

黑色氧化物涂層 H13 鋼

此過程會(huì)形成黑色氧化層，使此材料具有一定的耐腐蝕性。此外，黑色氧化層使暴露在光線下的工件具有低反射表面以及美觀的外觀。

H13 鋼 PVC 和 CVD 涂層

為了減少摩擦，提高耐磨性和耐腐蝕性，H13 采用 PVC（物理氣相沉積）或 CVD（化學(xué)氣相沉積）涂層。這兩種工藝都會(huì)在工件表面形成一層薄膜。

H13工具鋼的加工性

鍛造H13鋼

緩慢均勻地將材料加熱至1900-2050°F (1038-1121°C) 的溫度。不要讓溫度降到 1650°F (899°C) 以下，如有必要，重新加熱以保持適當(dāng)?shù)腻懺鞙囟取?br />
在石灰中緩慢冷卻小型和簡單的部件。較大的部件應(yīng)在加熱爐中以 1450°F (788°C) 的均勻溫度冷卻，然后關(guān)閉爐子并讓部件冷卻或使用絕緣材料緩慢冷卻。

注意，這不是退火，退火應(yīng)在鍛件冷卻后進(jìn)行。

焊接H13工具鋼

如果在焊接過程中采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施（提高工作溫度、準(zhǔn)備接頭、選擇填充金屬和焊接程序），焊接工具鋼可以取得良好的效果。如果要對(duì)零件進(jìn)行拋光或光刻，則必須使用合適的匹配成分的電極類型。

H13鋼耐磨性

H13 耐磨性得分為 3（1 為低，6 為高）。

H13鋼抗拉強(qiáng)度

H13 工具鋼的交貨抗拉強(qiáng)度約為 111.6 KSI（0.145 KSI = 1MPa）。為了達(dá)到此值，需要進(jìn)行抗拉試驗(yàn)，以顯示在樣品斷裂前需要多大的力來拉伸或伸長樣品。

H13鋼屈服強(qiáng)度

屈服強(qiáng)度 表示材料在塑性變形前可以承受多大的應(yīng)力。在此之前，一旦應(yīng)力從材料上消除，材料就會(huì)恢復(fù)到原來的形狀。超過此點(diǎn)后， 

材料將永久變形甚至斷裂。H13 不銹鋼的范圍約為239 KSI（約 1650 MPa）。 

H13鋼加工硬度

H13 鋼的工作硬度 在469 - 572 BHN (50 - 56 HRC)范圍內(nèi)。

H13鋼比熱容

H13 在室溫下的比熱容為0.460J/g-°C (0.110BTU/lb-°F)。該值表示將 1 磅材料加熱 1 華氏度需要多少熱量。
 

H13鋼連續(xù)TTT圖

下圖顯示了不同溫度下隨時(shí)間變化的微觀變化，這些變化在熱處理過程中非常重要。它們顯示了硬化、退火和正火等工藝的最佳條件。
 

H13 鋼等溫 TTT 圖

下圖顯示了在恒定溫度 下微觀層面上隨時(shí)間的結(jié)構(gòu)變化。它顯示了不同相（例如珠光體、馬氏體和貝氏體）在什么溫度下開始形成。
 

H13鋼性能

H13鋼熱作

H13 等熱作鋼可承受持續(xù)高溫。它們具有高強(qiáng)度、高硬度和熱穩(wěn)定性、韌性和耐磨性，使用壽命更長。 

H13鋼冷作

冷加工 H13 在退火狀態(tài)下更容易進(jìn)行，熱處理后，由于其硬度較高，加工難度較大，零件可能會(huì)變硬，進(jìn)而導(dǎo)致斷裂和磨損。為了緩解引入的應(yīng)力并賦予零件最終性能，應(yīng)在之后進(jìn)行熱處理。

H13鋼密度

在室溫下，H13 的密度為0.279 lb/in3 (7.8g/cm3)。

H13鋼的熱導(dǎo)率。

下表顯示了退火和硬化狀態(tài)下H13鋼的熱導(dǎo)率。
 

熱導(dǎo)率表

退火值	價(jià)值強(qiáng)化	按溫度
27.2	25.5	68 華氏度
30.5	27.6	662 華氏度
33.4	30.3	1292 華氏度

H13鋼熱膨脹系數(shù)

該圖表顯示了當(dāng)溫度變化時(shí)H13 工具鋼可能會(huì)膨脹或收縮多少，這在高溫或劇烈的溫度變化下工作時(shí)非常重要。
 

中等熱膨脹系數(shù)

10-6米/(米•開爾文)	在溫度為
10.9	68 - 212 °F
11.9	68 - 392 °F
12.3	68 - 572 °F
12.7	68 - 752 °F
13.0	68 - 932 °F
13.3	68 - 1112 °F
13.5	68 - 1292 °F

H13鋼的電阻率

您可以在下表中找到與溫度相關(guān)的材料常數(shù)（電阻率）。電導(dǎo)率是電阻率的倒數(shù)。
 

電阻率表

價(jià)值	在溫度為
~0.543 (歐姆*平方毫米)/米	~ 68 °F
~0.638 (歐姆*平方毫米)/米	~ 212 °F
~0.705 (歐姆*平方毫米)/米	~ 392 華氏度
~0.782 (歐姆*平方毫米)/米	~ 572 華氏度
~0.868 (歐姆*平方毫米)/米	~ 752 華氏度
~0.96 (歐姆*平方毫米)/米	~ 932 華氏度
~1.06 (歐姆*平方毫米)/米	~ 1112 華氏度

H13工具鋼彈性模量（楊氏模量）

鋼的應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系在彈性模量（楊氏模量）中描述，可以在下表中找到相應(yīng)的值和溫度。
 

彈性模量

價(jià)值	在溫度為
~210.000兆帕	~ 68 °F
~ 205.000 兆帕	~ 212 °F
~198.000兆帕	~ 392 華氏度
~191.000兆帕	~ 572 華氏度
~182.000兆帕	~ 752 華氏度
~173.000兆帕	~ 932 華氏度

H13是刀具鋼嗎？

H13 不常用作刀具鋼，因?yàn)殡m然硬度高，但鋒利度不高。不過，它很容易磨鋒利。 

結(jié)論

H13 工具鋼有很多優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。雖然它具有一定的耐腐蝕性，但需要良好的保養(yǎng)以防止生銹。H13 鋼無法保持鋒利，因此它不是制作手工刀的理想選擇。但是，它的硬度使其易于磨礪。

這種材料可以冷加工，但這種等級(jí)的鋼更適合熱加工。H13 具有高溫穩(wěn)定性、良好的抗熱疲勞性、韌性和耐磨性。