热作模具钢4Cr5MoSiV1专题-4Cr5MoSiV1的技术参数

热作模具钢4Cr5MoSiV1专题-4Cr5MoSiV1的技术参数
热作模具钢4Cr5MoSiV1的特性、化学成分、热处理工艺及应用
4Cr5MoSiV1钢（美国牌号H13，德国牌号1.2344，日本牌号SKD61）也是一种空冷硬化的热作模具钢。除V元素外，其余成分与4Cr5MoSiV钢相同。
⒈4Cr5MoSiV1钢的特性
⑴、与4Cr5MoSiV钢相比，4Cr5MoSiV1钢由于增加了V元素的含量，钢中V元素的碳化物VC数量增多。淬火时，只有少量的VC碳化物溶于奥氏体中，大部分VC碳化物并未溶于奥氏体中，这对细化奥氏体晶粒起到显著作用，这会极大地提高钢的强韧性和热稳定性，也有助于改善热疲劳性能。而固溶于奥氏体中的V元素，在淬火时又固溶于基体组织中，固溶强化基体组织。
⑵、4Cr5MoSiV1钢高温回火时，V元素又以VC碳化物的形式从基体组织中析出，弥散分布于基体组织中，增加钢的强度、硬度与耐磨性，产生二次硬化效应。但也削弱了基体组织的强度性能。
⑶、V元素对提高4Cr5MoSiV1钢的热强性、耐磨性和热稳定性发挥了重要作用。
⑷、4Cr5MoSiV1钢具有较高热强性、耐磨性、韧性和耐热疲劳性能，同时又具备较高的淬透性，尤其是空冷即可淬硬，淬火变形又小。
⑸、4Cr5MoSiV1钢中加入Cr、Si、Mn元素主要是提高钢的淬透性。加入Mo、V元素主要是形成碳化物，作为钢中的强化相，细化晶粒，改善钢的热稳定性。另外部分Cr元素也形成Cr的碳化物，作为钢中强化相。
⑹、4Cr5MoSiV1钢淬火加热时，Cr、Si、Mn元素固溶于奥氏体中，Mo、V元素也随其碳化物少量地固溶于奥氏体中，五元素共同作用显著提高钢的淬透性。淬火后五元素固溶于基体组织（马氏体+残余奥氏体）中，固溶强化基体组织，提高基体组织的回火稳定性。高温回火时，除Si元素仍固溶于基体组织中外，Cr、Mn、Mo、V元素以各种碳化物形式析出，这些碳化物的析出增加了钢的硬度，但减弱了对基体组织的固溶强化作用，又削弱了钢的硬度。
⑺、4Cr5MoSiV1钢由于Cr、Mo、V元素的碳化物析出需要较高的温度和较长的时间，这有利于改善钢的热稳定性。尤其是析出的碳化物向淬火时未溶的Mo、V元素的碳化物聚集时，更是需要较高的温度和较长的时间，这进一步增强钢的热稳定性。
⑻、4Cr5MoSiV1钢回火析出的碳化物和淬火未溶的碳化物，与基体组织共同作用，使钢产生一定的高温强度、硬度与耐磨性。淬火时未溶的Mo、V元素的碳化物，阻止奥氏体晶粒的长大，起细化晶粒的作用，使钢产生良好的中韧性。
⑼、4Cr5MoSiV1钢高温回火时Cr、V、Mo元素的碳化物可从基体中析出，提高硬度，产生二次硬化现象。Cr元素还使钢产生抗氧化性和耐蚀性。Mo元素可降低钢的回火脆性，但也增加钢的脱碳倾向。Si元素可提高钢的弹性极限，但增加钢的脱碳倾向。
⒉4Cr5MoSiV1钢主要化学成分
0.32%~0.45%C、4.75%~5.50%Cr、1.10%~1.75%Mo、0.80%~1.20%Si、0.80%~1.20%V、0.20%~0.50%Mn、≤0.030%P、≤0.030%S。
⒊4Cr5MoSiV1钢的热处理工艺
4Cr5MoSiV1钢相变点为：AC1860℃、Ac3915℃、Ar1775℃、Ar3815℃、Ms340℃、Mf215℃。
4Cr5MoSiV1钢始锻温度1050~1100℃，终锻温度850~900℃，锻造后坑中冷却或砂中冷却。
4Cr5MoSiV1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
不完全退火 加热860~890℃，保温5h，炉冷至500℃以下出炉空冷 97~229HBS Ac1850℃，Ac3910℃，加热温度在Ac1~Ac3线之间，以获得粒状珠光体+碳化物组织
不完全等温退火 加热860~890℃，保温2h，740~760℃等温4h，炉冷至500℃以下出炉空冷 197~229HBS Ac1850℃，Ac3910℃，加热温度在Ac1~Ac3线之间，在Ar1775℃线以下等温，以获得粒状珠光体+碳化物组织
去应力退火 加热730~760℃，保温3h，炉冷或空冷 ≤255HBS 消除残余应力，消除加工硬化
淬火 加热1020~1050℃，保温，油冷或空冷 56~58HRC 加热时Cr、Si、Mn、Mo元素和少量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560~580℃，保温2h，空冷。二次回火 47~49HRC 较高温度回火，合金渗碳体及Cr、V、Mo元素的碳化物析出并聚集。产生二次硬化效应
气体碳氮共渗 加热570℃，保温4h；再升温600℃，保温2h。炉冷至250℃出炉空冷或油冷。渗层深0.35mm(氨量500~550L/h，乙醇50~60滴/min) 1017~1090HV0.1 氯化剂为清洁剂，氯化钙为催渗剂
⒋4Cr5MoSiV1钢的应用
4Cr5MoSiV1钢广泛地用于制造热挤压模、芯棒、模锻用的锻模、压力机上的锻模、精锻机上的锻模以及铝、铜及其合金的压铸模。工作时4Cr5MoSiV1钢自身温度不宜超过℃。
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