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4Cr5MoSiV中合金熱作模具鋼(T20501)

4Cr5MoSiV1鋼是含Cr5%的中合金熱作模具鋼的代表性鋼號，在目前是我國應用最廣泛的熱作模具鋼，它是在 4Cr5MoSiV的基礎上稍稍增加Mo和V含量而成，與 4Cr5MoSiV相比性能基本相同，某些性能有所改善，尤其是抗熱疲勞和耐磨性。釩碳化合物的分散性也好。該鋼也具有二次硬化效應，抗回火性能較好，在高溫（600℃左右）仍能保持較高的硬度和強度。淬透性好，可空冷硬化。其突出的優點是抗熱疲勞性能和抗鋁液溶損性好，在熱加工工序間可安全地用水冷卻。由于含V量高，耐磨性好。已成為鋁合金、鎂合金壓鑄模成形零件的常用材料。該鋼有良好的滲氮工藝性能，滲氮后可進一步提高耐磨性和耐蝕性。壓鑄模成形零件最終經滲氮處理已成世界潮流，但我國至今還不普遍。該鋼易遭氫脆。

4Cr5MoSiV1鋼源自美國的H13(ASTM、AISI)，1985年已納入我國合金工具鋼標準。世界各國都有同類型鋼種鋼號，如國內應用較多的瑞典ASSAB公司的8402，8407，瑞典的2242(SIS)，英國的BH13(BS)，日本的SKD61(JIS)，大同特鋼的DHA1，日本金屬公司的DAC、FDAC。大韓民國的STD61(KS)，德國的X40CrMoV5-l(DIN)，葛利茲特鋼的1.2344系列，法國的X40CrM〇V5(NF)，奧地利百祿公司的W302，俄國的4X5M01C(rOCD，法國阿賽洛集團的AH-61(原USINOR)等等，不勝枚舉。

4Cr5MoSiVl鋼的用途與 4Cr5MoSiV鋼相同，由于性能較好，應用更廣泛和普遍。

1.化學成分

2.物理性能

表5-65 臨界溫度

表5-66 線膨脹系數

表5-67 熱導率

3.熱加工

4.熱處理

(1)預先熱處理

圖5-62 4Cr5MoSiV1鋼的鍛后退火工藝

圖5-63 4Cr5MoSiV1鋼去應力退火工藝

表5-69 退火后的硬度和組織

(2)淬火

圖5-64 4Cr5MoSiV1鋼的奧氏體等溫轉變曲線

試驗用鋼成分（質量分數％):C0.40，Si1.05，Cr5.0，Mo1.35，V1.10：奧氏體化溫度1010℃

圖5-65 4Cr5MoSiV1鋼淬火溫度與硬度、晶粒度的關系

表5-70 淬火規范

(3)回火

圖5-66 4Cr5MoSiV1鋼回火硬度曲線

(1020℃油淬、兩次回火）

圖547 4Cr5MoSiV1鋼淬火和回火后的變形率

圖5-68 4Cr5MoSiV1鋼不同溫度回火后的室溫力學性能

(1020℃油禪，兩次回火）

表5-71 回火溫度與硬度的關系

注：試驗用鋼成分：C0.42，Si0.99，Mn0.42，Cr5.19，Mo1.64，V1.01，P0.02，S0.005。

試樣淬火1050±10℃油冷，硬度57.4~60.3HRC。

真空電弧爐重熔（VAR)或電渣重溶（ESR)的 4Cr5MoSiV1鋼具有比普通電弧爐（大氣）培煉的鋼有更好的純凈度和組織均勻性，縱向和橫向的性能差異小，特別是疲勞性能和沖擊籾度有明顯的提高。因此，在生產大截面尺寸的 4Cr5MoSiV1鋼和要求橫向性能具有較高延性，沖擊韌度和耐疲勞的 4Cr5MoSiV1鋼時，一定要用VAR或ESR方法精煉。值得強調指出的是，韌度和耐疲勞性能的提高并不是犧牲（降低）硬度獲得的，因而不影響耐磨性。提高鋼的純凈度和各向同性，對鋼的導熱性也有正面的積極作用，導熱性好可使模具更快地散熱，保持模具成形零件的硬度不降低，從而延長模具使用壽命。VAR精煉的鋼材在多向同性和純凈度方面都優于電渣重熔（ESR)的鋼材。

表5-72 大氣熔煉和電渣重熔的美國H13鋼橫向力學性能比較

注：1.試樣取自圓棒料（大氣溶煉￠335mm，電渣重熔￠457mm)的1/2半徑外。

2.試樣1010℃油泮，588℃X2次回火，硬度48HRC。

表5-73 4Cr5MoSiV1(H13)的典型縱向室溫力學性能

注：圓棒料，從1010℃(1850°F)油淬并二次回火，在指定溫度保持2+2小時。

表5-74 4Cr5MoSiV1(H13)鋼棒料(a)的縱向瞬時抗拉性能

注（a)從1010℃油淬并二次回火到指定硬度。

(b)在527℃回火2X2h。

(c)在575℃回火2X2h。

(d)在605℃回火2X2h。

表5-75 在不同溫度回火的H13( 4Cr5lloSiV1)棒料的縱向沖擊韌度

①從1010℃：空冷，并二次回火，在指定溫度下各回火2h；②室溫；③565℃。

圖5-69 4Cr5MoSiV1鋼高溫力學性能

(1020℃油淬，580℃兩次回火）

圖5-70 4Cr5MoSiV1鋼回火穩定性曲線

1-- 4Cr5MoSiV1；2-- 4Cr5MoSiV；3-- 4Cr5M2VSi；4-- 4Cr5Mo2MnVSi；5-- 4Cr5WMoSiV。

圖5-71 H13(Cr5MoSiVl)的典型熱硬度

試樣從1010℃油淬并兩次回火，在指定溫度下回火2次2h

表5-76 疲勞極限

表5-77 回火規范

①通次回火，第二次回火溫度應比第一次低20℃。

(4)表面處理

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