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目前，國(guó)內(nèi)外改進(jìn)H13鋼的合金化思路包括：①提高M(jìn)n含量;②降低Si含量提高M(jìn)o含量，如ASSAB公司的Dievar;③ 高碳高硅、低Cr、高M(jìn)o，如Uddeholm公司的HOTVAR專利鋼;④加入微合金元素Nb、Ti等。其中低Si高M(jìn)o的合金化途徑與加Nb合金化的方法是當(dāng)前H13鋼成分設(shè)計(jì)上的兩種趨勢(shì)。
(一)低Si高M(jìn)o合金化
1.對(duì)于Si含量降低的作用有：(1)“∨”形或“∧”形偏析減輕;(2)宏觀組織均勻化;(3)微觀凝固組織的樹枝晶細(xì)化;(4)減少凝固時(shí)凝固界面上的成分過冷;(5)共晶碳化物的減少;(6)奧氏體晶粒細(xì)化;(7)塑性和韌度提高;(8)高溫疲勞裂紋擴(kuò)展速度減小;(9)蠕變裂紋擴(kuò)展速度降低;(10)淬火冷卻設(shè)備抑制貝氏體轉(zhuǎn)變;(11)抗熱裂性提高。但Si含量降低帶來(lái)的不足是切削性能降低。
2.對(duì)于高M(jìn)o的優(yōu)點(diǎn)有：(1)提高淬透性，抑制晶界碳化物的析出和貝氏體轉(zhuǎn)變;(2)提高回火抗力;(3)提高高溫強(qiáng)度和高溫蠕變強(qiáng)度;(4)提高抗熱裂能力;(5)提高韌度;(6)共晶碳化物細(xì)化和碳化物分布均勻。關(guān)于抑制貝氏體轉(zhuǎn)變有資料報(bào)道：對(duì)610mm×203mmX 500mm的H13模塊經(jīng)3bar氮?dú)鈿獯愫笮牟亢捅砻娴呢愂象w量分別達(dá)70%和40%，而對(duì)低Si高M(jìn)o的SKD61鋼相應(yīng)僅有2%和1%，這對(duì)模具使用壽命的提高十分有利。
3.工程師在熱作模具鋼H13的基礎(chǔ)上降低Si、V含量，提高M(jìn)o含量，研制了新鋼種SDH8。通過對(duì)比試驗(yàn)對(duì)SDH8和H13進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，經(jīng)同樣的熔煉及常規(guī)熱處理，室溫時(shí)SDH8鋼的硬度和沖擊韌性都高于H13鋼，而在中低溫淬火后差值更大，且此時(shí)SDH8鋼的熱穩(wěn)定性也明顯高于H13鋼，在相同熱處理?xiàng)l件下SDH8鋼的硬度明顯
比H13鋼高，并顯示出比H13鋼優(yōu)越的熱穩(wěn)定性。
(二)添加Nb合金化
模具鋼材H13中加入Nb的作用：鈮的碳化物(和碳氮化合物)具有很高的高溫穩(wěn)定性，Nb相對(duì)于V更易形成穩(wěn)定、細(xì)小的MC型碳化物，要達(dá)到相同的強(qiáng)化效果，用Nb量?jī)H需V的1/2 。此外，由于Nb形成的MC型碳化物更為穩(wěn)定細(xì)小，因而有助于提高奧氏體化溫度，并阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大。較高的奧氏體化溫度可將部分粗大的碳化物充分溶解，使馬氏體中碳和合金元素含量增加，提高淬火硬度;同時(shí)，淬火溫度的提高有助于回火時(shí)彌散碳化物的析出，增加二次硬化效果，進(jìn)一步提高強(qiáng)韌性、回火穩(wěn)定性和熱疲勞抗力。寧波市神光電爐工程師在H13鋼合金成分設(shè)計(jì)中添加了0.01的鈮，研究表明，其力學(xué)性能沒有明顯改善，但其熱穩(wěn)定性、回火穩(wěn)定性及抗高溫氧化性能有一定提高。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在H13鋼中添加微量的鈮可阻礙熱疲勞裂紋的擴(kuò)展，提高熱疲勞抗力，顯著改善H13鋼的熱疲勞性能。
