H13钢具有较高的热强度和硬度，在中温条件下具有较好的韧性、热疲劳性和一定的耐磨性，在生产中广泛用于铜、铝等合金的热锻模、热挤压模和压铸模等。H13钢热处理时适当提高淬火温度，在奥氏体晶粒长大不明显的情况下，由于碳化物加速溶解，奥氏体中含碳量和合金元素量的增加，可提高淬火后的硬度，在随后回火过程中析出细小弥散的碳化物，这种组织有利于提高材料的热疲劳性能和回火稳定性，可充分发挥H13钢的潜力。

      浙江工贸职业技术学院先进材料研发中心李勇对H13钢进行多组热处理工艺试验，通过对常用的中温工作段内钢的硬度性能表现进行检测和分析，希望能对H13钢的用途极限认识、性能改善及热处理工艺优化提供进一步的参考。

1试验材料及方法：

试验材料为普通模具钢市场采购的H13钢

具体试验过程如下：淬火预热分两段预热，在650°C与850°C下各预热30min后，升温至淬火温度，保温5min ~7min后油淬，分别完成1020°C、1050°C、1080°C的淬火试验；试样尺寸为55mm*10mm*10mm的条型试样。回火采用二次回火工艺，每次回火时间为1h，分别完成530°C、560°C、590°C、620°C、650°C下5种不同温度的回火试验，空冷。每个试验工艺取3个试样检测硬度，取其平均值作为硬度测试结果；金相分析时采用4%的硝酸酒精溶液对试样进行腐蚀。

2试验结果与分析：

根据试样的硬度检测数据，H13钢在试验的1020°C～1080°C的淬火温度范围内，随淬火温度的升高，钢的淬火硬度有先上升后下降的趋势。

H13钢在1050°C左右淬火时其淬火硬度最高，约为53HRC。

H13钢在1020°C～1080°C淬火、530°C～650°C回火温度区间内，当淬火温度相同时，随回火温度的升高，钢的回火硬度均呈现出先升高后下降的趋势，且都在560°C左右回火时钢的回火硬度达到峰值；

H13钢在1050°C左右淬火、560°C左右回火时，钢的回火硬度性能表现最好，约为51HRC；随后随回火温度的升高，钢的硬度下降，当H13钢在650°C左右回火时，其回火硬度均不超过39HRC，显示出H13钢在650°C以上工作时，其硬度性能会显著下降。

当回火温度相同时，随淬火温度的升高，H13钢的晶粒尺寸在增大，560°C回火时钢的组织仍显现出板条状回火马氏体特征，主要由板条状回火马氏体、细小碳化物颗粒加少量的残余奥氏体组成，钢的硬度仍然较高；到650°C回火时，钢的回火组织则主要由回火索氏体加残余奥氏体组成，其晶内亚结构的畸变程度明显减弱，因此钢的硬度较低；可以看出，随回火温度的升高，H13钢的马氏体组织亚结构的位错畸变特征衰减程度明显加大，主要回火组织更是由马氏体向索氏体转变；H13钢在620°C回火时，其晶内的畸变表征已不太显著，钢的硬度就已显示出即将急剧下降的趋势和特征。

3结论：

1、H13钢在试验的1020°C～1080°C的淬火温度范围内，随淬火温度的升高，钢的淬火硬度有先升高后下降的趋势；H13钢在1050°C左右淬火时其淬火硬度最高，约为53HRC。  

2、H13钢在试验的1020°C～1080°C淬火、530°C～650°C回火温度范围内，当淬火温度相同时，随回火温度的升高，钢的回火硬度呈现出先升高后下降的趋势，在560°C左右回火时其回火硬度达到峰值，此时钢的组织主要由板条状回火马氏体、细小碳化物颗粒加少量的残余奥氏体组成，随着回火温度的升高，其主要组织由回火马氏体向回火索氏体转变；当回火温度达到620°C～650°C时，钢的硬度开始急剧下降，超过650°C后，钢的硬度已低于39HRC，已难以满足绝大多数热作模具钢的工作要求

因此，建议H13钢的模具不要在超过650°C的工况下进行工作。

作者简介：李勇（1976—），男，河南新县人，硕士，讲师，主要研究方向：新型金属材料、模具材料及其表面处理。