4Cr3Mo2NiVNb鋼代號為HD鋼，是一種空冷硬化型的馬氏體熱作模具鋼，是在瑞典烏德霍姆QRO-80鋼的基礎(chǔ)上，由華中科技大學(xué)材料學(xué)院等單位自行研制的新型熱作模具鋼。
01 化學(xué)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 臨界點
Ac1=789℃，Ac3=910℃，Ms=363℃
03 熱加工
? HD鋼鍛造工藝規(guī)范
項目 | 鋼錠 | 鋼坯 |
加熱溫度℃ | 1140～1180 | 1120～1160 |
始鍛溫度℃ | 1080～1140 | 1060～1120 |
終鍛溫度℃ | ≥900 | ≥850 |
冷卻方式 | 砂或坑緩冷 | 砂或坑緩冷 |
04 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℃，保溫時間（H）1+1min/mm，等溫溫度730±10℃，保溫時間（H）2+1min/mm，隨爐冷至＜500℃出爐空冷（HB≤250）。
05 淬火規(guī)范
淬火溫度為1130±10℃，油冷。
? HD鋼淬火溫度與硬度、晶粒度的關(guān)系
淬火溫度/℃ | 硬度HRC | 晶粒度/級 |
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鋼不同溫度回火的硬度值
回火溫度/℃ | 硬度HRC | |
HD鋼 | 3Cr2W8V鋼 | |
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 力學(xué)性能（與3Cr2W8V鋼對比）
? HD鋼的室溫力學(xué)性能
熱處理工藝 | 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 |
αk/(J/cm2) | 38.8 | — | 48.8 | — |
? HD鋼的高溫力學(xué)性能
試驗溫度 | 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值中分母為硬度值（HRC）
07 性能特點
4Cr3Mo2NiVNb（HD）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，HD鋼比3Cr2W8V鋼的斷裂韌度高50%，700℃高溫時抗拉強(qiáng)度高70%、冷熱疲勞抗力和熱磨損性能分別高出1倍和50%。
08 應(yīng)用場合
HD鋼的綜合性能良好，適用于制作受熱溫度700℃左右，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，在鋼質(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上應(yīng)用，使用壽命比3Cr2W8V鋼有顯著提高。
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