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

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

什么是H13钢？
H13是一种热作工具钢，可以水冷、油冷或空气硬化，具有良好的韧性。H13是一种含铬5%的工具钢，可在空气中硬化，用途广泛，可用于各种热作和冷作。添加钒可提高耐磨性，并在高温下提供优异的性能。H13因其出色的韧性而常用于冷作工具，尽管它可能会略微降低耐磨性。除了高耐热耐磨性和抗热裂性外，它还具有高抛光性，适用于镜片和餐具模具。为了获得更好的韧性和最高的纯度和均匀性，请使用H13ESR（ESR = 电渣重熔）。
工作硬度：50 HRC - 56 HRC
交货状态：最大229HB

H13钢有什么用途？

H13 钢具有多种优良性能，使这种工具钢不仅成为高温的理想选择，而且结合其抗热疲劳和耐磨性，可用于铸造和挤压工具，以及模具、热剪切刀片和冲压工具等。由于具有良好的抗热疲劳、抗腐蚀和抗磨损性能，它是塑料模具的理想选择。

H13工具钢是不锈钢吗？

虽然 H13 含有 4.8 - 5.5% 的质量分数的铬，但它并不是经典的不锈钢。不锈钢至少含有 10.5% 的铬。

虽然它提供了一定程度的耐腐蚀性，但如果耐腐蚀性是主要要求，建议选择不锈钢等级或涂上保护层。

H13钢可以磁化吗？

是的，作为黑色金属，H13 可以被磁化。例如，研磨、铣削和腐蚀可以在使用磁力夹紧的机器上进行。

H13工具钢热处理

退火H13钢

为避免损坏材料表面，请在受控气氛中退火或使用中性填料将其装入合适的容器中。将部件缓慢加热至1382-1472°F (750-800°C)的温度

。逐渐降低材料温度。每小时降低 50-68°F (10-20°C)。继续，直到达到 1112°F (600°C)。达到此温度后，可在空气中进一步冷却。

消除应力H13工具钢

粗加工或大加工后，需要对 H13 进行应力消除，以防止引入应力导致的变形。将工件加热至1112-1202°F (600-650°C)。

保持该温度 1-2 小时。这应在中性气氛中进行。然后在空气中以受控速率冷却零件。缓慢冷却 H13 至关重要，以免给工件引入新的应力。

硬化H13工具钢

硬化该材料可提高 H13 钢的机械性能。

为了控制脱碳，请使用可控气氛炉或将工件包裹在惰性材料中。均匀加热至1868-1940°F (1020-1060°C) 的温度并保持 15-30 分钟，然后淬火，然后立即进行回火。
 

淬火H13钢

H13 通常在空气中冷却，但也可以使用其他物质进行冷却。确定冷却方法时，应考虑应用、零件形状和尺寸等因素。

• 空气
• 油
• 真空
• 热浴

回火H13钢

硬化后立即将材料缓慢加热至回火温度，每英寸（25.4 毫米）厚度至少加热 1 小时。回火温度应至少比工件的预期最高工作温度高 50°F (10°C)。 

工件应进行双重回火；第三次回火循环有利于释放应力。
 

H13工具钢尺寸变化

H13 与其他工具钢一样，从精确的淬火温度淬火时尺寸保持效果最好。如果过热，材料回火后容易收缩，因此应避免使用。 

H13钢深冷处理

H13 可以进行深冷处理。材料硬化后无需回火，而是冷却至深冷温度并保持，使残余奥氏体转变为马氏体。

对于 H13 来说，除了细化碳化物结构外，其优点还包括硬度和耐磨性提高以及尺寸稳定性提高。为了缓解可能产生的新应力，深冷处理后应进行如上所述的回火。

H13 钢电火花加工 (EDM)

H13 可在退火或硬化状态下通过电火花加工进行加工。 

电火花加工后可能需要回火，因为热影响区可能具有与基材不同的特性。在正确的设置和条件下，电火花加工可以使 H13 工具钢具有非常光滑的表面。

H13钢表面处理

以下只是 H13 工具钢各种表面处理的示例。选择表面处理确实取决于零件的用途。

氮化H13钢

为了提高耐磨性和疲劳寿命，H13可以进行氮化处理。该工艺将氮引入表面，可以提供一定的耐腐蚀性，并减少运动部件频繁润滑的需要。

H13 渗碳/表面硬化 H13 钢

虽然不像氮化那么常见，但该工艺将碳引入材料表面，使其具有额外的表面硬度和坚韧的核心。 

黑色氧化物涂层 H13 钢

此过程会形成黑色氧化层，使此材料具有一定的耐腐蚀性。此外，黑色氧化层使暴露在光线下的工件具有低反射表面以及美观的外观。

H13 钢 PVC 和 CVD 涂层

为了减少摩擦，提高耐磨性和耐腐蚀性，H13 采用 PVC（物理气相沉积）或 CVD（化学气相沉积）涂层。这两种工艺都会在工件表面形成一层薄膜。

H13工具钢的加工性

锻造H13钢

缓慢均匀地将材料加热至1900-2050°F (1038-1121°C) 的温度。不要让温度降到 1650°F (899°C) 以下，如有必要，重新加热以保持适当的锻造温度。

在石灰中缓慢冷却小型和简单的部件。较大的部件应在加热炉中以 1450°F (788°C) 的均匀温度冷却，然后关闭炉子并让部件冷却或使用绝缘材料缓慢冷却。

注意，这不是退火，退火应在锻件冷却后进行。

焊接H13工具钢

如果在焊接过程中采取适当的预防措施（提高工作温度、准备接头、选择填充金属和焊接程序），焊接工具钢可以取得良好的效果。如果要对零件进行抛光或光刻，则必须使用合适的匹配成分的电极类型。

H13钢耐磨性

H13 耐磨性得分为 3（1 为低，6 为高）。

H13钢抗拉强度

H13 工具钢的交货抗拉强度约为 111.6 KSI（0.145 KSI = 1MPa）。为了达到此值，需要进行抗拉试验，以显示在样品断裂前需要多大的力来拉伸或伸长样品。

H13钢屈服强度

屈服强度 表示材料在塑性变形前可以承受多大的应力。在此之前，一旦应力从材料上消除，材料就会恢复到原来的形状。超过此点后， 

材料将永久变形甚至断裂。H13 不锈钢的范围约为239 KSI（约 1650 MPa）。 

H13钢加工硬度

H13 钢的工作硬度 在469 - 572 BHN (50 - 56 HRC)范围内。

H13钢比热容

H13 在室温下的比热容为0.460J/g-°C (0.110BTU/lb-°F)。该值表示将 1 磅材料加热 1 华氏度需要多少热量。
 

H13钢连续TTT图

下图显示了不同温度下随时间变化的微观变化，这些变化在热处理过程中非常重要。它们显示了硬化、退火和正火等工艺的最佳条件。
 

H13 钢等温 TTT 图

下图显示了在恒定温度 下微观层面上随时间的结构变化。它显示了不同相（例如珠光体、马氏体和贝氏体）在什么温度下开始形成。
 

H13钢性能

H13钢热作

H13 等热作钢可承受持续高温。它们具有高强度、高硬度和热稳定性、韧性和耐磨性，使用寿命更长。 

H13钢冷作

冷加工 H13 在退火状态下更容易进行，热处理后，由于其硬度较高，加工难度较大，零件可能会变硬，进而导致断裂和磨损。为了缓解引入的应力并赋予零件最终性能，应在之后进行热处理。

H13钢密度

在室温下，H13 的密度为0.279 lb/in3 (7.8g/cm3)。

H13钢的热导率。

下表显示了退火和硬化状态下H13钢的热导率。
 

热导率表

退火值	价值强化	按温度
27.2	25.5	68 华氏度
30.5	27.6	662 华氏度
33.4	30.3	1292 华氏度

H13钢热膨胀系数

该图表显示了当温度变化时H13 工具钢可能会膨胀或收缩多少，这在高温或剧烈的温度变化下工作时非常重要。
 

中等热膨胀系数

10-6米/(米•开尔文)	在温度为
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钢的电阻率

您可以在下表中找到与温度相关的材料常数（电阻率）。电导率是电阻率的倒数。
 

电阻率表

价值	在温度为
~0.543 (欧姆*平方毫米)/米	~ 68 °F
~0.638 (欧姆*平方毫米)/米	~ 212 °F
~0.705 (欧姆*平方毫米)/米	~ 392 华氏度
~0.782 (欧姆*平方毫米)/米	~ 572 华氏度
~0.868 (欧姆*平方毫米)/米	~ 752 华氏度
~0.96 (欧姆*平方毫米)/米	~ 932 华氏度
~1.06 (欧姆*平方毫米)/米	~ 1112 华氏度

H13工具钢弹性模量（杨氏模量）

钢的应力和应变之间的关系在弹性模量（杨氏模量）中描述，可以在下表中找到相应的值和温度。
 

弹性模量

价值	在温度为
~210.000兆帕	~ 68 °F
~ 205.000 兆帕	~ 212 °F
~198.000兆帕	~ 392 华氏度
~191.000兆帕	~ 572 华氏度
~182.000兆帕	~ 752 华氏度
~173.000兆帕	~ 932 华氏度

H13是刀具钢吗？

H13 不常用作刀具钢，因为虽然硬度高，但锋利度不高。不过，它很容易磨锋利。 

结论

H13 工具钢有很多优点和缺点。虽然它具有一定的耐腐蚀性，但需要良好的保养以防止生锈。H13 钢无法保持锋利，因此它不是制作手工刀的理想选择。但是，它的硬度使其易于磨砺。

这种材料可以冷加工，但这种等级的钢更适合热加工。H13 具有高温稳定性、良好的抗热疲劳性、韧性和耐磨性。