众所周知，增加钢中的碳含量会提高钢的强度。 对于热作模具钢来说，会提高高温强度、热硬性和耐磨性，但会导致韧性下降。 学者们通过比较工具钢产品手册文献中各种H型钢的性能，清楚地证明了这一点。 一般认为，降低钢的塑性和韧性的碳含量上限为0.4%。 为此，要求人们在设计钢合金时遵循以下原则：在保持强度的同时，尽可能降低钢的碳含量。 有资料提出，当钢的抗拉强度达到1550MPa以上时，C含量应以0.3%-0.4%为宜。 H13钢的强度Rm为1503.1MPa（46HRC时）和1937.5MPa（51HRC时）。

FORD和GM公司推荐的TQ-1、Dievar和ADC3等钢中C含量分别为0.39%和0.38%。 相应的韧性指标列于表1，由此可以了解原因。

对于要求较高强度的热作模具钢，采用的方法是在H13钢的成分基础上增加Mo含量或增加碳含量。 这些事会晚一些讨论。 当然，韧性和塑性略有降低也是可能的。 预期的。

铬：铬是合金工具钢中最常见且廉价的合金元素。 在美国，H型热作模具钢的Cr含量范围为2%～12%。 我国合金工具钢（GB/T1299）37个钢种中，除8CrSi、9Mn2V外均含有Cr。 铬对钢的耐磨性、高温强度、热硬性、韧性和淬透性具有有益的影响。 同时，它溶解到基体中会显着提高钢的耐腐蚀性能。 H13钢中含有Cr和Si会使氧化膜致密，提高钢的抗氧化能力。 进一步分析了Cr对0.3C-1Mn钢回火性能的影响。 添加6%钢淬火后，550℃回火会产生二次硬化效果。 人们一般选择含铬5%的热作模具钢。

工具钢中的铬部分溶解到钢中起固溶强化作用，另一部分与碳结合，根据铬含量的不同，以(FeCr)3C、(FeCr)7C3和M23C6的形式存在，从而影响性能的钢材。 此外，还必须考虑合金元素的相互作用效应。 例如，当钢中含有铬、钼、钒，且Cr>3%时[14]，Cr可以阻止V4C3的生成，并延缓Mo2C的共格析出。 V4C3和Mo2C是一种强化相，可提高钢的高温强度和回火性能[14]。 这种相互作用提高了钢的抗热变形能力。

铬溶解到钢的奥氏体中以增加钢的淬透性。 Cr、Mn、Mo、Si和Ni与Cr一样，都是提高钢淬透性的合金元素。 人们习惯于用淬透性系数来表征它。 一般而言，国内现有数据[15]仅采用Grossmann等人的数据。 后来Moser和Legat的进一步工作[16, 22]提出应由C含量和奥氏体晶粒来确定。 程度决定了基本淬透性直径Dic和由合金元素含量决定的淬透性系数（如图3所示）来计算合金钢的理想临界直径Di。 也可由下式近似： Di=Dic×2.21Mn×1.40Si×2.13Cr×3.275Mo×1.47Ni (1) (1) 式中各合金元素均以质量百分比表示。 从这个公式，人们对Cr、Mn、Mo、Si、Ni元素对钢淬透性的影响有了相当清晰的半定量认识。

Cr对钢共析点的影响与Mn大致相似。 当铬含量为5%左右时，共析点C含量下降至0.5%左右。 另外，Si、W、Mo、V、Ti的添加可显着降低共析点C含量。 由此可知，热作模具钢和高速钢都是过共析钢。 共析C含量的降低将增加奥氏体化后组织和最终组织中合金碳化物的含量。

合金C化合物在钢中的行为与其自身的稳定性有关。 事实上，合金C化合物的结构和稳定性与相应C化合物形成元素的d电子层和S电子层的缺电子程度有关[17]。 随着缺电子程度降低，金属的原子半径减小，碳与金属元素的原子半径比rc/rm增大，合金C化合物由间隙相转变为间隙化合物，C化合物的稳定性降低随着A中溶解温度的降低，其形成自由能的绝对值降低，相应的硬度值也降低。 VC硬质合金具有面心立方晶格，稳定性高。 约在900~950℃开始溶解，1100℃以上开始大量溶解（溶解终止温度为1413℃）[17]； 它在500~700℃开始溶解，在回火过程中析出，不易聚集和长大，可作为钢中的强化相。 由中等碳化物形成元素W和Mo形成的M2C和MC碳化物具有密排且简单的六方晶格。 它们稳定性较差，硬度、熔点和溶解温度较高。 它们仍可作为500～650℃范围内钢的强化相使用。 M23C6（如Cr23C6等）立方晶格复杂，稳定性较差，结合强度较弱，熔点和溶解温度较低（1090℃溶解于A），仅在少数耐热钢中存在。综合合金化 只有稳定性较高的（如（CrFeMoW）23C6），才能作为强化相。复杂六方结构的M7C3（如Cr7C3、Fe4Cr3C3或Fe2Cr5C3）稳定性较差，与Fe3C碳化物，具有较大的聚集和生长速度，一般不能用作高温强化相[17]。

从Fe-Cr-C三元相图中我们仍然可以很容易地理解H13钢中的合金碳化物相。 根据Fe-Cr-C系700℃[18~20]和870℃[9]三元等温截面相图，对于含0.4%C的钢，(FeCr)3C(M3C)和(FeCr)随着Cr量的增加，会出现)3C(M3C)。 (CrFe)7C3(M7C3)型合金硬质合金。 请注意，在 870°C 图表上，仅当 Cr 含量大于 11% 时才会出现 M23C6。 另外，根据5%Cr的Fe-Cr-C三元系纵断面可知，退火状态下含0.40%C的钢为α相（固溶约1%Cr）和(CrFe)7C3合金碳化物。 当加热到791℃以上时，奥氏体A形成并进入(α+A+M7C3)三相区。 它在约795°C时进入(A+M7C3)两相区。 在约970°C时，(CrFe)7C3消失。 进入单相A区。当基体含有C时