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HD(4Cr3Mo2NiVNb)_高耐熱熱作模具鋼_HD(4Cr3Mo2NiVNb)特性及應用

HD(4Cr3Mo2NiVNb)_高耐熱熱作模具鋼_HD(4Cr3Mo2NiVNb)特性及應用

HD(4Cr3Mo2NiVNb)
高耐熱熱作模具鋼
國產新型熱作模具鋼



HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼是一種高耐熱熱作模具鋼。HD鋼是在瑞典烏德霍姆Uddeholm工具鋼UHB QRO80鋼的基礎上研制而成的新型熱作模具鋼,HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的使用壽命比3Cr2W8V鋼有顯著提高。

HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的化學成分:見表1.
表1  HD鋼化學成分(質量百分數,%)

C Si Mn Cr Mo Ni V Nb P S
0.35~0.45 ≤0.35 ≤0.40 2.50~3.00 1.80~2.20 0.80~1.20 1.00~1.40 0.10~0.25 ≤0.030 ≤0.030

HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的特性及應用
HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼是為了適應700℃左右工作溫度而研制的新型熱作模具鋼。HD鋼是在4Cr3Mo3V鋼的基礎上,通過降低Mo、V含量,加入質量分數為1%Ni和0.15%Nb,提高了鋼的室溫和高溫韌性及熱穩定性,在700℃仍可以保持40HRC的硬度。在硬度相同條件下,HD鋼比3Cr2W8V鋼的斷裂韌度高50%,700℃高溫時抗拉強度高70%、冷熱疲勞抗力和熱磨損性能分別高出1倍和50%。HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼用于黑色及有色金屬熱擠壓模,使用壽命比3Cr2W8V鋼有顯著提高。

HD2(4Cr3Mo3NiVNbB)鋼是HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的改進型,在保持HD鋼高強度的基礎上,進一步提高了韌性,適用于加工銅管熱擠壓模的穿孔針。

HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的臨界點
Ac1≈770℃,Ms≈320℃.

HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的熱加工
HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的鍛造工藝規范見表2.
表2  HD鋼鍛造工藝規范

加熱溫度/℃ 始鍛溫度/℃ 終鍛溫度/℃ 冷卻方式
1100~1150 1000~1050 ≥850 緩冷

HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的熱處理工藝
⒈預備熱處理(退火):
加熱溫度為840~860℃,保溫4h,爐冷到550℃以下出爐空冷。
⒉淬火及回火
淬火溫度為1130℃,油冷,硬度為53.5HRC。回火溫度為650~700℃,硬度40~47HRC。表3為淬火溫度與硬度、晶粒度的關系。HD鋼與3Cr2W8V鋼在不同溫度回火時的硬度值對比見表4。
表3  HD淬火溫度與硬度、晶粒度的關系

淬火溫度/℃ 1050 1100 1130 1160 1180 1200
硬度/HRC 50.5 53.5 53.5 56.0 56.0 56.5
晶粒度/級 - 11 10 8~9 7~8 7~8

表4  HD鋼與3Cr2W8V鋼在不同溫度回火時的硬度值對比

回火溫度/℃ 300 400 500 530 560 590 620 650 700
HD鋼 52.5 52.0 52.5 53.5 54.0 53.8 51.2 47.0 41.0
3Cr2W8V 51.0 51.0 51.4 52.3 51.5 51.8 50.0 46.0 34.0
注:淬火溫度1130℃。

HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的力學性能
HD鋼與3Cr2W8V鋼的室溫力學性能對比見表5;
HD鋼與3Cr2W8V鋼的高溫力學性能對比見表6。
表5  HD鋼與3Cr2W8V鋼的室溫力學性能對比

熱處理工藝 σ0.2/MPa ψ(%) αK/J?cm-2
HD 3Cr2W8V HD 3Cr2W8V HD 3Cr2W8V
1130℃淬火,650℃回火。 1633 1463 32.4 41.8 38.8 -
1130℃淬火,700℃回火。 1165 952 45.7 41.9 48.8 -

表6  HD鋼與3Cr2W8V鋼的高溫力學性能對比

試驗溫度 σ0.2/MPa ψ(%) αK/J?cm-2
HD 3Cr2W8V HD 3Cr2W8V HD 3Cr2W8V
650℃ 1633 1463 32.4 41.8 38.8 -
700℃ 1165 952 45.7 41.9 48.8 -
注:αK值中分母為硬度值(HRC)

HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的實際應用
在相同的硬度條件下,HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼比3Cr2W8V鋼的斷裂韌度高50%,700℃高溫短時抗拉強度高70%,冷疲勞抗力和熱磨損性能分別高出1倍和50%。HD鋼應用于鋼質藥管熱擠壓凸模、銅合金管材擠壓底磨和穿孔針,熱擠壓軸承環凸模和凹模、氣門擠壓底磨等模具,實用壽命比3Cr2W8V鋼提高,HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的實際應用效果見表7.
表7  HD鋼應用效果(與3Cr2W8V鋼的壽命對比)

模具名稱 產品材料 HD鋼壽命/支 3Cr2W8V壽命/支
銅管擠壓底模 70-1錫黃銅 420 150左右
銅管擠壓底模 10-1-1鐵白銅 59 25左右
熱擠壓凸模 低碳鋼 420 150左右
穿孔針 70-1錫黃銅 240 120
擠壓底模 4Cr9Si2 2500 150左右
218軸承凸模 GCr15 10000 -
218軸承凹模 GCr15 11000還可用 -

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資料來源:東莞市弘超模具科技有限公司
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