4Cr5MoSiV1钢
● 简介
4Cr5MoSiV1是国际上通用的热作模具钢,该钢具有良好的韧性和较好的热强性、热疲劳性和一定的耐磨性。属于空冷淬硬钢,具有热处理变形小的优点。通常用于制造铝铸件用的压铸模、热挤压模、穿孔用的工具、芯棒、压机锻模、塑料模等,还广泛应用于铝、铜及其合金的压铸模具。
● 特性
冷、热兼用模具钢,该钢含Cr量较高,具有高的淬透性,淬火时空冷即可得到马氏体组织。C含量属低中碳,以保证钢淬火、回火后的强硬性,同时使钢有好的导热性和较高的冲击韧性;Mo元素提高钢的淬透性和回火稳定性,减少或抑制回火脆性;Si增加钢的淬透性和回火稳定性,提高基体强度;V细化晶粒,提高淬透性。Cr、Mo、V属强碳化物形成元素,高温回火时产生二次硬化,在获得高回火稳定性的同时,提高耐磨性、抗热疲劳性、抗氧化性和冲击韧性。
该钢经淬火、回火处理以后,综合性能好,组织均匀致密,耐磨性和热疲劳抗力高,变形小。采用此钢制作的铝合金压铸模,至少在压铸上万次之后方出现热疲劳裂纹。但是,若钢的表面出现贫碳层,即使脱碳层厚度很薄,却也明显损坏模具钢的疲劳抗力。该钢在600℃左右的综合性能好,淬透性高,在空气中即能淬硬,热处理变形率较低,其性能及使用寿命高于3Cr2W8V。
热挤压模具是在高温高压下作业,并承受周期载荷的作用,因此对模具钢的性能要求相当高,一般制造模具的材料应具有热稳定性、抗热疲劳性、热耐磨性和足够的韧性。国内常用3Cr2W8V钢制造模具,它的韧性低,抗疲劳强度不好,即使采用高温淬火等工艺处理措施亦不能满足要求,模具的早期失效十分严重,近年来已被模具钢4Cr5MoSiV1所取代。
与3Cr2W8V钢相比,该钢一是有良好的高温综合性能和较高的热疲劳抗力;二是组织中含有较多的Cr、Mo元素,氮化处理时能生成丰富稳定的氮化物并弥散分布。由于该钢对淬火温度很敏感,且在高温下的淬火性能优良,所以应对其实行高温淬火。
● 供货状态及硬度
退火态,硬度≤229HB
● 典型的化学成分(wt%)
元素 |
C |
Si |
Mn |
Cr |
Mo |
V |
含量 |
0.40 |
1.00 |
0.30 |
5.20 |
1.40 |
1.00 |
● 参考对应钢号
中国 |
AISI |
JIS |
DIN |
ISO |
4Cr5MoSiV1 |
H13 |
SKD61 |
1.2344 |
40CrMoV51 |
● 热处理工艺
项目 |
加热温度℃ |
冷却方式 |
硬度 |
退火 |
750-800 |
≤20℃/h慢冷至500℃空冷 |
≤229HB |
淬火 |
1020-1050 |
油冷或空冷或盐浴 |
56-58HRC |
回火 |
530-600 |
空冷 |
45-50HRC |
● 典型应用举例
⑴ 用于锌合金、铝合金、镁合金、铜合金材料的压铸模。
⑵ 该钢是制作大、中型铝合金压铸模的最佳材料之一。
⑶ 用于锌合金、铝合金、镁合金、铜合金材料的压铸模推杆等,淬火硬度45-50HRC。
⑷ 用于连杆热锻模,经淬火、回火后可保持良好的热稳定性、强韧性和耐磨性能,使用寿命大幅度提高。
⑸ 可用做模锻锤锻模、热挤压模具、高速精锻模具。
⑹ 用该钢和3Cr2W8V钢制造同种模具,前者的使用寿命是后者的3-5倍。
⑺ 用优选的真空热处理工艺处理的挤压模具,模具使用寿命较常规热处理提高≥2-3倍。
⑻ 适合热模锻压力机工况条件下使用,可保持良好的热稳定性、强韧性和耐磨性能,使用寿命大幅度提高。