5Cr4Mo3SiMnVAl钢的特性、化学成分、热处理工艺及应用

5Cr4Mo3SiMnVAl钢的特性、化学成分、热处理工艺及应用
5Cr4Mo3SiMnVAl钢为冷热兼用的基体钢，是在6Cr4W3Mo2VNb钢的基础上调整C、W、Mo、Nb元素的成分，同时加入Si、Mn、Al元素而研制成的。
⒈5Cr4Mo3SiMnVAl钢的特性
⑴、5Cr4Mo3SiMnVAl钢中加入Cr元素，主要是提高钢的淬透性，同时固溶强化基体组织并改善基体组织的回火稳定性，另外形成Cr的碳化物，作组织中的强化相，提高钢的强度、硬度和耐磨性。
⑵、5Cr4Mo3SiMnVAl钢中加入Mo、V元素，主要形成碳化物，在作组织中的强化相，提高钢的强度、硬度和耐磨性的同时，细化晶粒，提高钢的韧性。
⑶、5Cr4Mo3SiMnVAl钢在奥氏体化时，Mo、V元素可随其碳化物少量地固溶于奥氏体中进一步提高钢的淬透性，同时冷却后存在于基体组织中，强化基体组织和提高钢的回火稳定性。
⑷、5Cr4Mo3SiMnVAl钢中加入Si、Mn元素，主要是提高钢的淬透性，同时固溶强化基体组织并改善基体组织的回火稳定性。Si、Mn元素存在易引起钢的过热敏感性和脱碳倾向，故加热时需加以防护。另外Si元素还可改善碳化物的分布与形态，还能够提高钢的弹性极限。
⑸、5Cr4Mo3SiMnVAl钢中的Al元素主要形成其氮化物，起细化晶粒、改善韧性和弥散强化作用。在做冷作模具时，其韧性高于Cr12钢；在做热作模具时，其高温强度和抗热疲劳性能高于3Cr2W8钢。
⑹、同高速钢一样5Cr4Mo3SiMnVAl钢也具有二次淬火和二次硬化现象。
⑺、由于5Cr4Mo3SiMnVAl钢中碳含量较低，耐磨性稍差些，故常对由此钢所制造的模具进行表面化学热处理，以提高表面性能。
⑻、5Cr4Mo3SiMnVAl钢中合金元素含量较高，导热性差，变形坑力大，热加工困难，钢锭开坯时应小变形多次锻造。钢锭上锤后，先轻锤快锻，待铸态组织改善后重锤锻打，但不可连续重锤快打，以免心部温度上升过高而出现内裂。
⒉5Cr4Mo3SiMnVAl钢主要化学成分
0.47%~0.57%C、0.80%~1.10%Si、0.80%~1.10%Mn、3.80%~4.30%Cr、2.80%~3.40%Mo、0.80%~1.20%V、0.30%~0.70%Al、≤0.030%P、≤0.030%S。
⒊5Cr4Mo3SiMnVAl钢的热处理工艺
5Cr4Mo3SiMnVAl钢相变点为：AC1837℃、Ac3902℃、Ms277℃。
5Cr4Mo3SiMnVAl钢始锻温度1050~1080℃，终锻温度850℃，锻造后坑中冷却或砂中冷却。
5Cr4Mo3SiMnVAl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850~870℃，保温3h，710~720℃等温，保温5h，炉冷至550℃以下出炉空冷 197~229HBS Ac1837℃，Ac3902℃，加热温度应在Ac1~Ac3线之间，等温温度低于Ar1727℃线以下，以获得粒状珠光体+碳化物组织
淬火 预热800~850℃，加热1120~1140℃，保温，油冷 61~63HRC 加热温度高于Ac3线以下，Cr、Mn、Si元素和少量V、Mo、Al元素的溶解，提高淬透性，改善回火稳定性。未溶的V、Mo元素的碳化物及Al的氮化物细化了晶粒，保持强韧性，同时提高硬度与耐磨性
 预热800~850℃，加热1090~1120℃，保温，油冷  
 预热800~850℃，加热1090~1120℃，保温，油冷  
回火 加热620~630℃，保温2h，空冷。二次回火
加热580~600℃，保温2h，空冷。二次回火
加热510~530℃，保温2h，空冷。二次回火 42~44HRC
52~54HRC
60~62HRC 高温回火，Mo、V元素碳化物的析出会增加二次硬化效应。同时残余奥氏体转变为马氏体，出现二次淬火现象
高温淬火采用高温回火，低温淬火采用低温回火
⒋5Cr4Mo3SiMnVAl钢的应用
目前，5Cr4Mo3SiMnVAl钢已成功应用于制造轴承热挤压冲头模具、传动杆热镦模具以及标准件行业所用的冷冲模等。
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