H13钢是世界上广泛使用的热作模具钢。该钢具有良好的热强度、韧性和淬火性。广泛应用于热锻模、铜铝合金压铸模等生产领域。它是当今世界上使用最广泛的热作模具钢之一。众所周知，电渣重熔冶炼工艺正在改进H13模具钢的质量有重要作用，但由于种种原因目前国产H13钢最常见的生产工艺仍然是传统的电炉冶炼。与电渣重熔冶炼相比，电炉冶炼工艺的优点是可以节省20%~30%的生产成本。因此，如果通过合理的锻造工艺和热处理工艺，可以在一定程度上提高电炉钢的质量、性能和使用寿命，将带来更高的经济效益。因此，一些人系统地研究了不同的锻造比较电炉冶炼生产H对13钢的组织和机械性能的影响，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。
抚顺钢厂常规生产的试验材料H13电炉钢锭，上直径410mm，下口直径330mm，单向热锻拔长后，锻造比分别为2、4、6、10，830℃球化退火小于30~40℃/h慢慢降温到500℃钢锭的化学成分见表1。
表1 试验钢的化学成分(质量分数) %
成分
C
Mn
Si
S
P
Ni
Cr
V
Mo
Cu
含量
0.415
0.42
1.13
0.0025
0.021
0.16
4.98
0.99
1.32
0.12
在钢锭心部和直径1/4的边缘切割样品，观察钢锭横向不同部位的铸造组织；钢锭退火后，切6个标准，10个垂直不同位置mm×10mm×55mm夏比V型缺口冲击试样采用JB30B冲击试验机测量淬火和回火的冲击性能，观察其断口形状，测量淬火和回火不同部位的硬度和组织差异。质量调节冲击样品的热处理工艺为1030℃保温30min后油冷淬火，600℃×2h回火两次。用4%硝酸酒精腐蚀金相样品LEICA MEF4M光学显微镜和S-4300冷场发射扫描电子显微镜（SEM）对显微组织进行观察分析；钢中非金属夹杂物的评级标准采用GB/T10561-2005。为保证实验数据及其变化规律的准确性，本试验使用的所有材料均炉钢锭，退火淬火工艺完全一致。
H13模具钢热处理工艺
1.市场上提供的预热处理 H13钢和模坯在钢厂进行退火热处理，确保金相组织良好，硬度适当，加工性好，无需退火。但厂家改锻后破坏了原有的组织和性能，增加了锻造应力，必须重新退火。
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.淬火和回火 模具淬火工艺规范要求韧性好：加热温度1020~1050℃，油冷或空冷，硬度54~58HRC；模具淬火工艺规范要求热硬度为主，加热温度为1050~1080℃，油冷，硬度56~58HRC。
回火温度为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55HRC但韧性最差。因此，回火工艺应避免500℃左右为宜。根据模具的使用需要，在540~620℃范围内回火较好。
淬火加热应预热两次(600~650℃，800～850℃），减少加热过程中产生的热应力。
3.化学热处理 H13钢气体氮或氮碳共渗可进一步加强模具，但其氮化温度不应高于回火温度，以确保心脏强度不降低，从而提高模具的使用寿命。
结果表明，在相同的锻造比下H13电炉钢的横向冲击明显小于纵向，钢锭的横向、纵向边缘到心脏的冲击越来越差；不同的锻造对横向冲击影响不大，纵向冲击随着锻造比的增加而增加。研究表明，单向热锻拔长不能有效提高钢的横向止裂性能；电炉H热作模具钢的锻造比控制在4~6范围内比较合适。
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