H13钢是世界范围内使用较广泛的一种热作模具钢，该钢具有良好的热强性、韧性和淬透性，广泛应用于热锻模、铜铝合金压铸模等生产领域，是当今世界范围内使用最广泛的热作模具钢之一。众所周知，电渣重熔冶炼工艺对提高H13模具钢的质量有重要作用，但由于种种原因目前国产H13钢最普遍的生产工艺仍然是传统的电炉冶炼，与电渣重熔冶炼相比，电炉冶炼工艺的优势在于可节省生产成本20%～30%。因此，如果通过合理的锻造工艺和热处理工艺，能在一定程度上提高电炉钢的质量、性能和使用寿命，这将带来较高的经济效益。为此，有人系统地研究了不同锻比对电炉冶炼生产的H13钢的组织和力学性能的影响，并对其规律进行总结和分析，对传统电炉钢的生产和发展具有较大的参考价值。

       试验材料为抚顺钢厂常规生产的H13电炉钢锭，上口直径410mm，下口直径330mm，经过单向热锻拔长，锻造比分别为2、4、6、10，在830℃球化退火,以小于等于30～40℃/h的速度慢降温到500℃出炉空冷

在钢锭心部、直径1/4处与边部切取试样，观察钢锭横向不同部位的铸态组织；钢锭退火后，切取退火态试样观测横、纵向不同位置分别取6个标准10mm×10mm×55mm夏比V型缺口冲击试样，采用JB30B冲击试验机测定淬、回火态的冲击性能，观察其断口形貌，并测定淬、回火态不同部位的硬度及组织差异，用于调质态冲击试样的热处理工艺均为1030℃保温30min后油冷淬火，600℃×2h回火两次。金相试样采用4%的硝酸酒精腐蚀，用LEICA MEF4M光学显微镜和S-4300冷场发射扫描电子显微镜（SEM）进行显微组织观测和分析；钢中的非金属夹杂物评级标准采用GB/T10561-2005。为了保证实验数据及其变化规律的准确性，本试验所用材料全部取自同一炉钢锭，退火及淬回火工艺也完全一致。

H13模具钢热处理工艺

     1.预先热处理 市场上供应的H13钢钢材和模坯，在钢厂都已作好退火热处理，保证了具有良好的金相组织，适当的硬度，良好的加工性，无需再进行退火。但制造厂进行改锻后破坏了原来的组织和性能，增加了锻造应力，必须进行重新退火。

     等温球化退火工艺为：860～890℃加热保温2h，降温到740～760℃等温4h，炉冷到500℃左右出炉。

    2.淬火及回火 要求韧性好的模具淬火工艺规范：加热温度1020～1050℃，油冷或空冷，硬度54～58HRC；要求热硬性为主的模具淬火工艺规范、加热温度1050～1080℃，油冷，硬度56～58HRC。

     推荐回火温度：530～560℃，硬度48～52HRC；回火温度560～580℃；硬度47～49HRC。

      回火应进行两次。在500℃回火时，出现回火二次硬化峰，回火硬度最高，峰值在55HRC左右，但韧性最差。因此，回火工艺应避开500℃左右为宜。根据模具的使用需要，在540～620℃范围内回火较好。

      淬火加热应进行两次预热（600～650℃，800～850℃），以减少加热过程产生热应力。

     3.化学热处理 H13钢若进行气体渗氮或氮碳共渗可使模具进一步强化，但其氮化温度不应高于回火温度，以保证心部强度不降低，从而提高模具的使用寿命。

      结果表明：同一锻造比下H13电炉钢的横向冲击功明显小于纵向，且无论在钢锭的横向、纵向边部到心部的冲击功越来越差；不同的锻造比对横向冲击功影响不大，而随着锻造比的增大纵向冲击功增大。研究表明，单向热锻拔长不能有效地提高钢材横向止裂性能；电炉H13热作模具钢的锻造比控制在4～6的范围内较为合适。

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