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4Cr3Mo2NiVNb(HD)钢的化学成分和锻造工艺
返回列表 来源: 发布日期: 2020.12.04

4Cr3Mo2NiVNb钢代号为HD钢,是一种空冷硬化型的马氏体热作模具钢,是在瑞典乌德霍姆QRO-80钢的基础上,由华中科技大学材料学院等单位自行研制的新型热作模具钢。


01

化学成分(%)

C

0.35~0.45

Cr

2.50~3.00

Si

≤0.35

Mo

1.80~2.20

Mn

≤0.40

Ni

0.80~1.20

P

≤0.030

V

1.00~1.40

S

≤0.030

Nb

0.10~0.25



02

临界点

Ac1 =789℃,Ac3 =910℃,Ms=363℃


03

热加工

➣ HD钢锻造工艺规范

项目

钢锭

钢坯

加热温度℃

1140~1180

1120~1160

始锻温度℃

1080~1140

1060~1120

终锻温度℃

≥900

≥850

冷却方式

砂或坑缓冷

砂或坑缓冷



04

预备热处理

锻材等温退火:<500℃入炉随炉升温,加热温度830~850℃,保温时间(H)1+1min/mm,等温温度730±10℃,保温时间(H)2+1min/mm,随炉冷至<500℃出炉空冷(HB≤250)。


05

淬火规范

淬火温度为1130±10℃,油冷。

 

➣ HD钢淬火温度与硬度、晶粒度的关系

淬火温度/℃

硬度HRC

晶粒度/级

1050

50.5

1100

53.5

11

1130

53.5

10

1160

56.0

8~9

1180

56.0

7~8

1200

56.5

7~8



➣ HD钢不同温度回火的硬度值

回火温度/℃

硬度HRC

HD钢

3Cr2W8V钢

300

52.5

51.0

400

52.0

51.0

500

52.5

51.4

530

53.5

52.3

560

54.0

51.5

590

53.8

51.8

620

51.2

50.0

650

47.0

46.0

700

41.0

34.0



06

力学性能(与3Cr2W8V钢对比)

➣ HD钢的室温力学性能

热处理工艺

1130℃淬火

650℃回火

1130℃淬火

700℃回火

HD

3Cr2W8V

HD

3Cr2W8V

σ0.2/MPa

1633

1463

1165

952

ψ(%)

32.4

41.8

45.7

41.9

α k /(J/cm2)

38.8

48.8



➣ HD钢的高温力学性能

试验温度

650℃

700℃

HD

3Cr2W8V

HD

3Cr2W8V

σ0.2/MPa

536.9

414

405.3

235

ψ(%)

66.1

49.1

69.3

85.4

αk /(J/cm2)

56/54

75/40

62/38


注:αk值中分母为硬度值(HRC)


07

性能特点

4Cr3Mo2NiVNb(HD)钢是在4Cr3Mo3V钢的基础上,通过降低Mo、V的含量,加入质量分数为1%Ni和0.15%Nb,提高了钢的室温和高温韧性及热稳定性,在700℃仍可以保持40HRC的硬度。在硬度相同条件下,HD钢比3Cr2W8V钢的断裂韧度高50%,700℃高温时抗拉强度高70%、冷热疲劳抗力和热磨损性能分别高出1倍和50%。


08

应用场合

HD钢的综合性能良好,适用于制作受热温度700℃左右,使用条件苛刻的热作模具,如黑色及有色金属材料的热挤压模,热精锻模等,在钢质药管热挤压凸模、铜合金管材挤压底模和穿孔针,热挤压轴承环凸模与凹模、气门挤压底模等模具上应用,使用寿命比3Cr2W8V钢有显著提高。

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