4Cr3Mo2WVMn钢的特性、化学成分、热处理工艺及应用

4Cr3Mo2WVMn钢的特性、化学成分、热处理工艺及应用
4Cr3Mo2WVMn钢是在研制4Cr3Mo2NiVNb钢时以Mn元素代替钢中的Ni元素、以W元素代替钢中的Nb元素而研制成的热作模具钢。
⒈4Cr3Mo2WVMn钢的特性
⑴、4Cr3Mo2WVMn钢中加入Cr、Si、Mn元素主要作用是提高钢的淬透性，加入Mo、V、W元素主要作用是形成各种碳化物，作为钢中的强化相。
⑵、4Cr3Mo2WVMn钢淬火加热时，Cr、Si、Mn元素几乎全部溶入奥氏体，Mo、V、W元素随其碳化物部分溶入奥氏体中，它们共同作用，提高钢的淬透性。
⑶、未固溶的Mo、V、W元素的碳化物保持细小颗粒状均匀分布于奥氏体中，尤其是是V元素碳化物分布于奥氏体晶界上，与Mo、W元素的碳化物一起，阻止奥氏体晶粒的长大，起到细化奥氏体晶粒的作用，保持钢具有较高的强韧性。
⑷、4Cr3Mo2WVMn钢淬火后固溶于奥氏体中的Cr、Si、Mn、Mo、V、W元素，又固溶于由马氏体与残余奥氏全所组成的基体组织中，固溶强化基体组织，并提高基体组织的回火稳定性。
⑸、4Cr3Mo2WVMn钢高温回火时，除Si元素仍固溶于基体组织（铁素体）中并强化基体组织（铁素体）外，Cr、Mn、Mo、V、W元素以各种碳化物的形式从基体组织中析出、聚集并转化为更为稳定的碳化物。尤其是Mo、V、W元素碳化物的析出，可提高钢的硬度过与耐磨性，产生二次硬化现象，但会削弱基体组织的强度与硬度。Cr、Mn、Mo、V、W元素碳化物的析出、聚集并转化，需要经较高温度和长时间的回火，这便形成了钢的回火稳定性与热稳定性。
⑹、4Cr3Mo2WVMn钢中未溶的Mo、V、W元素的碳化物与析出的Cr、Mn、Mo、V、W元素的各种碳化物皆具有较高的硬度和熔点，且均匀分布于基体组织上，同基体组织共同作用，形成钢所具有的高热强性、热硬性、耐磨性、热稳定性和耐热疲劳性能。
⑺、4Cr3Mo2WVMn钢中加入大量Cr可改善钢的抗氧化性与耐蚀性。
⑻、Mo、Mn元素的加入可增加钢的脱碳倾向。Mo元素可降低钢的回火脆性。
⒉4Cr3Mo2WVMn钢主要化学成分
0.35%~0.44%c、2.40%~2.80%Cr、1.80%~2.20%Mo、0.20%~0.40%Si、1.00%~1.3%V、0.90%~1.20%Mn、1.00%~1.30%W、≤0.030%P、≤0.030%S。
⒊4Cr3Mo2WVMn钢的热处理工艺
4Cr3Mo2WVMn钢相变点为：AC1770℃、Ms320℃。
4Cr3Mo2WVMn钢始锻温度1100~1150℃，终锻温度850~900℃，锻造后坑中冷却或砂中冷却。
4Cr3Mo2WVMn钢常见的热处理工艺
热处理工艺 工艺参数 硬度要求 工艺特点
不完全等温退火 加热840~860℃，保温4h，720℃等温5h，炉冷至500℃以下出炉空冷 217~248HBS 加热温度在Ac1~Ac3线之间，以获得粒状珠光体+碳化物组织
淬火 加热1050~1100℃，保温，油冷 ≥50HRC 加热时Cr、Mo、Mn、W元素及少量V元素溶入奥氏体中，提高淬透性，改善回火稳定性。未溶V元素的碳化物细化晶粒，改善强韧性与耐磨性
回火 加热570~650℃，保温2h，空冷。二次回火 45~50HRC 较高温度回火，合金渗碳体及Mo、W、V元素的碳化物析出并聚集，出现二次硬化
⒋4Cr3Mo2WVMn钢的应用
4Cr3Mo2WVMn钢常替代4Cr3Mo2NiVNb钢，制造黑色金属的热挤压模和压铸模。工作时自身温度不宜超过650℃。
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