鉻是合金工具鋼中更常見、更廉價的合金元素
眾所周知,增加鋼中的碳含量會提高鋼的強度。對于熱作模具鋼,它會提高高溫強度、熱硬度和耐磨性,但會導致其韌性下降。學者們通過對比工具鋼產品手冊文獻中各種H型鋼的性能,明確證明了這一點。一般認為導致鋼的塑性和韌性下降的碳含量極限為0.4%。因此,要求人們在鋼的合金化設計中遵循以下原則:在保持強度的前提下,盡可能降低鋼的碳含量。一些數(shù)據(jù)表明,當鋼的抗拉強度在1550兆帕以上時,碳含量應為0.3%-0.4%。H13鋼的強度Rm為1503.1MpA(46HRC)和1937.5MpA(51HRC)。
福特和通用公司推薦的TQ-1、Dievar和ADC3中的c含量分別為0.39%和0.38%,相應的韌性指標列于表1,由此可以看出原因。
對于要求較高強度的熱作模具鋼,采用的方法是在H13鋼成分的基礎上增加鉬含量或碳含量,這將在后面討論。當然,韌性和塑性的輕微下降也是可以預期的。
鉻是合金工具鋼中更常見、更廉價的合金元素。美國H型熱作模具鋼中的鉻含量在2%~12%之間。我國合金工具鋼(GB/T1299)有37個牌號,除8CrSi和9Mn2V外,全部含Cr。鉻對鋼的耐磨性、高溫強度、熱硬度、韌性和淬透性有有益的影響。同時,當鋼溶解在基體中時,其耐蝕性將顯著提高。H13鋼中鉻和硅的加入會使氧化膜致密,提高鋼的抗氧化性。此外,在分析鉻對0.3C-1Mn鋼回火性能影響的基礎上,添加6%的鉻有利于提高鋼的回火抗力,但不構成二次硬化。含Cr< 6%的鋼在550℃淬火回火時,會產生二次硬化效應。熱作鋼模具鋼一般選擇5%鉻。