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4Cr3Mo2NiVNb（HD鋼）
4Cr3Mo2NiVNb鋼，國內(nèi)叫法HD模具鋼，是一種新型熱作模具鋼，是在瑞典烏德霍姆QRO-80鋼的基礎(chǔ)上我國自行研制的新型熱作模具鋼。
4Cr3Mo2NiVNb（HD模具鋼）是在4Cr3Mo3V鋼的基礎(chǔ)上，通過降低Mo、V的含量，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%Ni和0.15%Nb，提高了鋼的室溫和高溫韌性及熱穩(wěn)定性，在700℃仍可以保持40HRC的硬度。
在硬度相同條件下，4Cr3Mo2NiVNb（HD模具鋼）比3Cr2W8V鋼的斷裂韌度高50%，700℃高溫時(shí)抗拉強(qiáng)度高70%、冷熱疲勞抗力和熱磨損性能分別高出1倍和50%。由于HD模具鋼的綜合性能良好，適用于制作受熱溫度較高，使用條件苛刻的熱作模具，如黑色及有色金屬材料的熱擠壓模，熱精鍛模等。HD鋼使用壽命比3Cr2W8V鋼有顯著提高。
（1）HD鋼化學(xué)成分
HD模具鋼化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）
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 | ≤0.020 | ≤0.010 |
（2）HD鋼臨界點(diǎn) Ac1≈770℃，Ms≈320℃。
（3）HD鋼熱加工
HD模具鋼鍛造工藝規(guī)范
項(xiàng)目 | 加熱溫度/℃ | 始鍛溫度/℃ | 終鍛溫度/℃ | 冷卻方式 |
鋼錠 | 1140～1180 | 1080～1140 | ≥900 | 砂或坑緩冷 |
鋼坯 | 1120～1160 | 1060～1120 | ≥850 | 砂或坑緩冷 |
（4）預(yù)備熱處理 鍛材等溫退火：＜500℃入爐隨爐升溫，加熱溫度830～850℃，保溫時(shí)間（H）1+1min/mm,等溫溫度730±10℃，保溫時(shí)間（H）2+1min/mm，隨爐冷至＜500℃出爐空冷（HB≤250）。
（5）HD鋼淬火規(guī)范 淬火溫度為1130±10℃，油冷。（詳見下表）
HD模具鋼淬火溫度與硬度、晶粒度的關(guān)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 |
HD模具鋼不同溫度回火的硬度值
回火溫度/℃ 硬度HRC 鋼種 | 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鋼 | 51.0 | 51.0 | 51.4 | 52.3 | 51.5 | 51.8 | 50.0 | 46.0 | 34.0 |
注：淬火溫度1130℃
（6）力學(xué)性能 HD鋼與3Cr2W8V鋼的室溫、高溫力學(xué)性能對比。
HD模具鋼與3Cr2W8V鋼的室溫力學(xué)性能對比
熱處理工藝 | σ0.2/MPa | ψ（%） | αk/(J/cm2) |
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 | — |
HD模具鋼的高溫力學(xué)性能
試驗(yàn)溫度/℃ | σ0.2/MPa | ψ（%） | αk/(J/cm2) |
HD | 3Cr2W8V | HD | 3Cr2W8V | HD | 3Cr2W8V |
650 | 536.9 | 414 | 66.1 | 49.1 | 56/54 | — |
700 | 405.3 | 235 | 69.3 | 85.4 | 75/40 | 62/38 |
注：αk值中分母為硬度值（HRC）
（7）應(yīng)用
在相同的硬度條件下，HD模具鋼比3Cr2W8V鋼的斷裂韌度高50%，700℃高溫短時(shí)抗拉強(qiáng)度高70%，冷熱疲勞抗力和熱磨損性能分別高出1倍和50%。HD模具鋼應(yīng)用于鋼質(zhì)藥管熱擠壓凸模、銅合金管材擠壓底模和穿孔針，熱擠壓軸承環(huán)凸模與凹模、氣門擠壓底模等模具，使用壽命比3Cr2W8V鋼提高。
HD模具鋼應(yīng)用效果
試用單位 | 模具名稱 | 產(chǎn)品材料 | HD鋼壽命/支 | 3Cr2W8V壽命/支 |
上海銅廠 | 銅管擠壓底模 | 70-1錫黃銅 | 420 | 150左右 |
上海銅廠 | 銅管擠壓底模 | 10-1-1鐵白銅 | 59 | 25左右 |
人民機(jī)械廠 | 熱擠壓凸模 | 低碳鋼 | 420 | 150左右 |
沈陽有色金屬加工廠 | 穿孔針 | 70-1錫黃銅 | 240 | 120 |
武漢氣門廠 | 擠壓底模 | 4Cr9Si2 | 2500 | 1500左右 |
上海浦江軸承廠 | 218軸承凸模 | GCr15 | 10000 | — |
上海浦江軸承廠 | 218軸承凹模 | GCr15 | 11000還可用 | — |
* 注：欲了解進(jìn)一步詳情請致電我們，我們的專業(yè)技術(shù)顧問樂于回答您在模具選材、模具熱處理工藝及相關(guān)應(yīng)用信息問題。
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