H13钢是中国从美国引进的优质钢种之一。自1976年以来，中国作为推荐钢种纳入国家标准，然后作为推广钢种的重点。目前，这种钢在世界上被广泛使用，但钢号表明有很多种。本文根据关键文献总结了类似的钢号，其中还收集了日本主要钢厂的型号。并在一定程度上描述了H13钢的表面改性。
序言
H13钢是一种坚韧的空冷硬化热作模具钢。该钢的主要特点是[1]：(1)淬透性强，韧性强；(2)良好的耐热裂纹水平，可在作业场所给予水冷；(3)具有中等耐磨性，可采用渗氮或渗氮工艺提高表面硬度，但耐热裂纹水平略有降低；(4)碳含量低，淬火中二次硬化水平弱；(5)在较高温度下具有抗变软水平。但使用温度高于540℃(10000℉）强度迅速下降(即可耐操作温度为540℃)；(6)热处理变形小；(7)中等和强切削加工；(8)中等抗渗碳水平。它将广泛应用于制造热挤压模具、压铸模具、热切边模具、热锻模具和热冲孔模具。有些地方也可以用来制造注塑模具。值得注意的是，它也可以用来制造航天工业的关键部件。它将广泛应用于制造热挤压模具、压铸模具、热切边模具、热锻模具和热冲孔模具。有些地方也可以用来制造注塑模具。值得注意的是，它也可以用来制造航天工业的关键部件。
H13钢是中国从美国引进的优质钢种之一。自1976年以来，中国作为推荐钢种纳入国家标准，然后作为推广钢种的重点。目前，这种钢在世界上被广泛使用，但钢号表明有很多种。本文根据关键文献总结了类似的钢号，其中还收集了日本主要钢厂的型号。并在一定程度上描述了H13钢的表面改性。热处理及相关检测将另作专论。
1. H13钢成分
在美国，热作模具钢分为铬热作模具钢、钨热作模具钢和钼热作模具钢三种，均以H命名。分别是H10～H19，H21~H26，H42、H43。热作模具钢含碳量为中碳含量(0.35～0.45％），另含Cr、W、M0和V合金元素，6合金元素～25％范畴。
H13钢属于第一种。碳含量为0.5％根据淬火钢强度与含碳量相关的曲线[2]，最大淬火硬度在55HRC左右。含Cr量为5的钢％上下，它与其他渗碳体产生的原素一起分配给钢，具有很高的淬透性和良好的抗变软性，因此该钢可以在空冷环境中硬化。在6barN2汽体真空处理标准下，淬透直径为160mm[3]。然而，铬的添加会增加渗碳体的不均匀水平，导致亚稳定的共晶渗碳体发生在钢中。目前，高碳铬轴承钢的技术标准一般可用于鉴定[4、7]。铬含量的提高有利于提高材料的热强度，但对韧性不好。(1/2WW)材料中提升钼和钨 M0）的量至1％在上述情况下，材料在500℃以上进行淬火时仍具有较高的韧性，并具有二次硬化水平。H13钢的二次硬化能力不明显，可参考材料[1]。提高V含量，如V含量为0.4％(SKD6，相当于H11)增加到1%，提高了H13钢(SKD61)的热强度和耐热性。同时，V还增加了水清洗的耐久性，实际上提高了水浸腐蚀的耐久性（erosive wear）[6]。
另外，在钢中加入W、M0、V、NB产生M6C和MC渗碳体元素，可优化奥氏体晶粒，并在淬火过程中产生二次硬化效果。加持Cr形成的渗碳体是
M23C-6型，在1100℃奥氏体化时大部分融解后(所有融入马氏体的温度为1160℃)，这将决定H13钢的优良奥氏体化温度为1020～1080℃范围内。[4]
H13钢对硫磷的成分限制在0.030以下。事实上，硫的质量浓度泵很奇怪?巴曜ADCA 高级H13钢207-90的含碳量规定为(0.37～0.42）％。
表1中列出了美、德、日、法、瑞典UDEHOLM的ORVAR钢作为合金元素量。表1 几种H13钢成分(质量浓度％）
2. H13钢号汇综
前面强调，H13钢在当今世界得到了广泛的应用，但钢号是不同的。为了便于把握，表2[8、10]中列出了20个国家和地区的钢号。不同钢号的成分差别不大，说明了碳含量的差异。表2 H13钢号汇综各国
同时，在表3[9]中列出了日本各钢厂收集的H13相似型号。表3 H13(SKD61)日本各钢厂生产的钢号比较
3. H13钢表面改性
H13钢最常用于制造热锻磨具和稀有金属压铸模具。磨具的使用寿命取决于冲压模具的合理化、模具材料选择的正确性、模具机械加工和热处理方法的有效和适当制定，自然也应涉及模具的应用范围和维护。模具材料的质量和热处理是一个非常重要的因素。热处理应包括整体工件热处理和工件表面改性。相关规范主要包括北美压铸协会、法国汽车工业协会、德国钢铁协会、材料协会和压铸协会的要求，以及通用汽车和福特汽车的推荐标准。
目前，H13钢锻模和铝合金压铸模的表面改性主要包括以下两个方面:(1)铁素体氮碳共渗和硫氮碳共渗技术和(2)PVD涂层技术。国内外研究论文发表在这两个方面，但具体工业应用报告不多。主要从事材料表面改性技术的法国HEF集团在一些全球会议上报告了H13表面改性工业应用的案例，同时，艾福表面处理技术(上海)（HEF Shanghai）结合舍福表面处理技术有限公司（TS Shanghai）与国外相关文献(特别是NADCA专家和Casee)相结合的实践 Western Reserve大学教授的工作)作一定的叙述。
我国广泛认为，热疲劳开裂损伤和热磨损是热模无效的两个主要因素。
中国广泛认为，热疲劳开裂损伤和热磨损是热模无效的两个主要因素。在这方面，国外文献非常明确：模具损坏和限制模具寿命的三种机制是：1）液体金属铝的粘性焊接(soldering)和化学磨损损害2)磨损和浸蚀3)热疲劳开裂。1)是最关键的无效系统。提出选用铁素体氮碳共渗和离子氮化能显著提高工具钢的模具寿命。中国相关铝熔损试验指出，当模具材料强度为45HRC时，未经表面处理的铝熔损率高达54.90％盐浴硫氮碳共渗时，熔化率仅为0.10％。盐浴氮碳共渗(软氮化)加PVD处理时，熔损率明显降至0.01％。不难看出H13钢的表面改性效果非常明显。
解决这个问题的最好方法是在模具材料表面涂上硬膜，以免被铝合金熔体浸湿。同时，涂层的硬膜也会给模具材料表面带来腐蚀、磨损和耐久性。HEF集团将挺杆(38CDV5，相当于H13钢)堆积在铝合金工件压铸成型模具中，将汽车转化为操作系统。μ厚度为m的CERTESS SD 涂层的强度可达4000～4500HV，应用温度可达800℃，还可抗铝合金粘结，使用寿命提高到10万次，是未积累的6~7倍。
4. 结语
1)H13钢是一种具有强淬透性和耐热裂性的热作模具钢，广泛应用于世界各地。
2)H13钢的国产型号为4cr5m0sivl，严格控制硫的成分可以大大提高钢的断裂韧性和抗冲击性。
3)H13钢的表面改性主要包括铁素体氮碳共渗或硫氮碳共渗及其物理气相沉积硬膜的合理组合。
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