H13模具钢的化学成分和性能
H模具钢最初是美国的一种钢，广泛应用于世界各地。在中国，它通常被称为4Cr5MoSiV1钢。
根据钢中碳含量与淬火钢硬度的关系曲线，H模具钢的淬火硬度约为55HRC。对于工具钢，钢的一部分碳进入钢的基体，导致固溶强化，另一部分碳与合金元素中的碳化物形成元素结合形成合金碳化物。对于热作模具钢，该合金的碳化物需要在淬火的马氏体基体上分散硬化。因此，热作模具钢的性能取决于残余合金碳化合物和回火马氏体组织的均匀分布。因此，钢中的C含量不宜过低。H13钢铬含量为4.75%~5.50%。一般来说，含5%Cr钢应具有较高的韧性，因此其含碳量应保持在形成合金碳化物的水平。Woodyatt和Krausst指出，在870℃的Fe-Cr-C三元相图上，Hl奥氏体钢位于奥氏体和(A M3C M7C三、三相区交界处较好。碳含量约为0.4%。
此外，值得提醒的是，钢的碳含量仍然很低Ms高温水平(Hl3模具钢的Ms一般数据约为340℃)，因此，当钢淬火到室温时，应获得以马氏体加入少量残留奥氏体和均匀分布残留物为主的合金碳化物结构。碳含量低的回火后，可获得均匀的回火马氏体组织，避免奥氏体在工作温度下变化过大，影响工件的工作性能或变形。淬火后两三次回火时，这些少量残留的奥氏体应完全改变。顺便说一句，H模具钢淬火后的马氏体组织为板马氏体 少量片状马氏体 奥氏体残留少量。众所周知，增加钢中的碳含量会提高钢的强度。对热作模具钢，可提高高温强度、热硬度和耐磨性，但可降低其韧性。
一些学者通过比较文献中各种H型钢的性能来证明这一点。一般认为，导致钢塑性和韧性下降的碳含量极限为0.4%。因此，人们必须遵循以下原则：在保持强度的前提下，尽量减少钢的碳含量。数据显示，当钢的抗拉强度超过1550兆帕时，碳含量为0.3%~0.4%。H13模具钢的强度Rm为1503.1兆帕(46HRC)和1937.5兆帕(51HRC)。
H模具钢中的主要合金元素具有以下功能
铬：铬可在钢中形成碳化铬，提高钢的高温强度和耐磨性，向右偏移C曲线，提高钢的淬火和回火稳定性。在空气冷却条件下，模具钢可以硬化铬等碳化物形成元素，为钢提供高淬火和良好的抗软化H。在6巴尼2气体真空处理条件下，硬化直径为160mm。然而，添加铬会增加碳化物的不均匀性，导致钢中亚稳定共晶碳化物。一般来说，可以评估我国高碳铬轴承钢的相关标准。铬含量的增加有利于提高材料的热强度，但不利于韧性。
钼：钼也是碳化物形成元素。与铬一样，它可以提高钢的高温硬度和淬透性。此外，钼还能细化晶粒，降低回火脆性。
钒：钒比铬和钼更容易形成碳化物，很少溶于铁固溶体。碳化钒使钢具有良好的热硬度，细化晶粒，提高钢的耐磨性。
硅：硅是铁素体替代固溶强化的有效元素，仅次于磷，但在一定程度上降低了钢的韧性和塑性。一般来说，硅仅限于钢脱氧所需的范围。若将硅作为合金元素添加到钢中，其含量一般不低于0.40%。硅也是提高耐回火性的有效元素。Si降低了铁素体中碳的扩散率，使回火过程中沉淀的碳化物难以聚集，提高了回火的稳定性。此外，硅易使钢呈带状组织，使钢的横向性能低于纵向性能，提高钢的脆性转化温度。Si还能提高钢脱碳的敏感性，但有利于提高高温抗氧化性。
锰：锰能改变钢凝固过程中形成的氧化物的性质和形状。同时，它与S有很大的亲和力，可以避免晶界形成低熔点硫化物FeS，有一定的塑性MnS从而消除硫的有害作用，提高钢的热加工性能。Mn它具有固溶强化作用，从而提高铁素体和奥氏体的强度和硬度。虽然其固溶强化效果不如碳、磷、硅，但对钢的延展性影响不大。锰是唯一能提高屈服强度，降低冷脆温度变化的合金元素。
