Y10(4Cr5Mo2MnVSi)_高耐热热作模具钢_Y10(4Cr5Mo2MnVSi)特性及应用

Y10(4Cr5Mo2MnVSi)_高耐热热作模具钢_Y10(4Cr5Mo2MnVSi)特性及应用

Y10(4Cr5Mo2MnVSi)
高耐热热作模具钢
国产新型铝合金压铸模用热作模具钢


Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢是一种高耐热热作模具钢，是针对铝合金压铸模特点而研制的新型热作模具钢，是在H13钢的基础上适当提高钼、钒、锰、硅含量，具有很好的淬透性、高热强性和耐回火性。由Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢制作的模具，可以在低于600的工作温度下长期工作。

Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢的化学成分：见表1
表1 Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢化学成分（质量百分数，%）

C Si Mn Cr Mo V Al P S
0.36~0.42 1.00~1.50 0.70~1.50 4.50~5.50 0.80~1.20 0.80~1.20 ≤0.05 ≤0.030 ≤0.030

Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢的特性及应用：
Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢是针对铝合金压铸模特点而研制的新型热作模具钢，化学成分与H13钢相似，但含钼Mo量稍高，有很好的淬透性。Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢中Mo和V分别以M6C和MC型碳化物存在，对细化晶粒、提高热强性和耐回火性有较大作用。钢中加入Si、Mn的目的是提高基体强度。
由Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢制作的模具，可以在低于600℃的工作温度下长期工作。Y10钢在力学性能上，尤其是在冷热疲劳及裂纹扩展速率方面明显优于3Cr2W8V，是比较理想的铝合金压铸模材料。Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢用于压铸模使用寿命明显提高，另外，Y10钢在热挤压模、热锻模应用方面，也取得了明显成效。

Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢的临界点：
Ac1≈815℃，Ac3≈893℃,Ms≈271℃。

Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢的热加工：
Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢的锻造工艺规范见表2。
表2  Y10钢锻压工艺规范

加热温度/℃ 始锻温度/℃ 终锻温度/℃ 冷却方式
1120~1150 1070~1140 850~900 缓冷，立即回火

Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢的热处理工艺：
⒈预备热处理：
采用等温退火工艺，840~860℃，保温2~4h；等温温度为680℃，保温4~6h，炉冷到550℃以下出炉空冷，退火后硬度为170~187HRS，退火组织为点状珠光+少量分散分布的亚稳定共晶碳化物。
⒉淬火及回火：
淬火温度为950~1050℃，油冷，硬度为50~56HRC。回火温度为550~620℃，硬度为42~51HRC。采取下限温度（550℃）回火，硬度为50~51HRC。采取1050℃油淬，650℃回火2次，硬度为39HRC。

Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢的力学性能：
⒈Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢的力学性能见表3。
表3  Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢的力学性能

试验温度/℃ σb/MPa σS/MPa δ（%） ψ（%） αK/J•cm-2
室温 1724 1563 5.4 20.9 15.6
300 1319 1122 10.8 48.2 31.3
600 803 716 25.7 78.3 48.7
650 527 470 26.8 87.3 52.1
700 274 224 41 95 60.5
注：1020℃油淬，595℃回火2h。
⒉Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢与3Cr2W8V钢的热稳定性对比见表4。
表4   Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢与3Cr2W8V钢的热稳定性对比
保温时间/h 0 0.5 1 2 3
600℃ Y10 50HRC 43.2HRC 39.2HRC 34.6HRC 33.1HRC
3Cr2W8V 49HRC - - 45.8HRC 43.5HRC
700℃ Y10 47.6HRC 32.5HRC 30HRC 29.2HRC 29HRC
3Cr2W8V 50HRC 44HRC 40.5HRC 37.2HRC 34.5HRC

⒊Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢与3Cr2W8V钢的热疲劳性能对比见表5；
表5  Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢与3Cr2W8V钢热疲劳性能对比

裂纹 裂纹条数/条 裂纹最长长度/mm
≤0.05mm 0.05~0.10 mm 0.10~0.15mm ≥0.05mm
Y10 5 1 2 2 0.33
3Cr2W8V 16 127 0.55

⒋Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢与3Cr2W8V钢的抗熔蚀性对比分别见表6.
表6  Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢与3Cr2W8V钢的抗熔蚀性对比

钢种 失重/g 单位面积失重/g•dm-3
Y10 4.153 16.57
3Cr2W8V 5.056 20.18

从以上表中可以看出，Y10钢的高温强度和热稳定性低于3Cr2W8V钢，但Y10钢的冷热疲劳性能、断裂韧度和抗熔蚀性优于3Cr2W8V钢已是比较理想的铝合金压铸模材料，其模具使用寿命普遍提高，可以取代传统的3Cr2W8V钢。

Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢的典型应用：
⒈主要用于长寿命铝合金压铸模，采用Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢制造的铝合金压铸模的平均寿命比采用3Cr2W8V钢的压铸模提高1倍以上。
⒉Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢可用于下述铝合金压铸模的型腔镶块材料、型芯材料：ZL101、ZL102、ZL103、ZL104、ZL105、ZL301、ZL302、ZL401、镁合金ZM5。
⒊Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢用于制造电机端盖、照相机盒、汽车变速箱上盖等铝合金压铸模，淬火及回火到50~51HRC下使用。
⒋Y10(4Cr5Mo2MnVSi)钢可用于制造工作温度低于600℃的中、小热锻模具，还可用于制作铝合金热挤压模具。

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