H13(4Cr5MoSiV1)鋼具有較高的韌性和優(yōu)良的耐冷熱疲勞性能，是一種強韌兼?zhèn)淝屹|(zhì)優(yōu)價廉的工模具鋼。為提高工模具表面硬度、耐蝕、抗粘結(jié)等性能，生產(chǎn)中通常需進行表面氮化處理，在保持工模具芯部原有強度與韌性的同時有效地提高模具的表面強度。
對H13模具鋼的氮化處理已有很多研究報道，但實際生產(chǎn)中仍然存在一些技術問題。通常，為了獲得氮化處理后模具芯部與表層性能良好的匹配，氮化處理前應對該模具鋼進行適當?shù)臒崽幚恚话愕臒崽幚砉に囀谴慊?兩次回火，但也有人提出淬火+一次回火的處理工藝，對于某些大型模具甚至采用淬火+三次回火的處理；而氮化處理過程本身也相當于一次回火處理，對氮化層將產(chǎn)生明顯的影響；甚至氮化前只進行淬火處理也可使模具表面滲層獲得足夠高的硬度。關于這種氮化前工模具的熱處理狀態(tài)對氮化后滲層的組織與性能的影響規(guī)律及機理，一直缺乏系統(tǒng)深入的研究，而這些因素將直接影響實際生產(chǎn)成本與生產(chǎn)效率。
為此，通過系統(tǒng)的試驗，綜合比較和分析了氮化前的淬火、淬火+一次回火、淬火+兩次回火及淬火+三次回火四種不同熱處理狀態(tài)對H13模具鋼氮化后的表面滲層組織與力學性能的影響規(guī)律，為實際生產(chǎn)工藝的制定提供參考。
(1)淬火態(tài)H13鋼氮化后，表面沒有出現(xiàn)常規(guī)的白亮層和擴散層，表層到芯部的硬度均在HV980左右。三種調(diào)質(zhì)態(tài)H13鋼氮化后，氮化層的厚度都約為0.24mm,其中化合物層厚度依次為:6、10、11μm。表面硬度均約為HV950。化合物層由ε相(Fe2N)、γ′相和Fe3O4構成，擴散層由α2Fe、ε相(Fe3N)、CrN和γ′相構成，但各相含量有一定差別。
(2)H13鋼的淬火+二次回火或淬火+三次回火試樣氮化后，表面化合物層結(jié)構致密，幾乎沒有針狀組織，擴散層中有少量脈絡狀氮化物。因而綜合比較幾種熱處理態(tài)氮化試樣的化合物層及整個氮化層厚度、氮化層硬度及其向芯部的過渡情況、滲層致密性及其缺陷，H13鋼的淬火+二次回火或淬火+三次回火試樣氮化后的表面性能較佳。