4Cr3Mo2NiVNb模具钢
4Cr3Mo2NiVNb钢是为了适应700℃左右工作温度,在4Cr3Mo3V钢的基础上加入Ni、Nb元素并调低了Mo、V元素的成分而研制成的新型热作模具钢。
⒈4Cr3Mo2NiVNb钢的特性
⑴、4Cr3Mo2NiVNb钢中加入Cr、Ni、Si、Mn元素主要作用是提高钢的淬透性,加入Mo、V、Nb元素主要作用是形成各种碳化物,作为钢中的强化相。
⑵、4Cr3Mo2NiVNb钢淬火加热时,Cr、Ni、Si、Mn元素几乎全部溶入奥氏体中,Mo、V、Nb元素随其碳化物部分溶入奥氏体中,提高钢的淬透性。未固溶的Mo、V、Nb元素的碳化物细小颗粒状均匀分布于奥氏体中,尤其是V、Nb元素碳化物分布于奥氏体晶界上,阻止奥氏体晶粒的长大,起到细化奥氏体晶粒的作用,保持钢具有较高的强韧性。
⑶、4Cr3Mo2NiVNb钢淬火后固溶于奥氏体中的Cr、Ni、Mn、Si、Mo、V、Nb元素,又固溶于马氏体与残余奥氏体所组成的基体组织中,固溶强化基体组织,并提高基体组织的回火稳定性。
⑷、4Cr3Mo2NiVNb钢高温回火时,除Ni、Si元素仍固溶于基体组织(铁素体)中并强化基体组织(铁素体)外,Cr、Mn、Mo、V、Nb元素以各种碳化物的形式从基体组织中析出、聚集并转化为更为稳定的碳化物。尤其是Mo、V、Nb元素碳化物的析出,可提高钢的硬度与耐磨性,产生二次硬化现象,但会削弱基体组织的强度与硬度。
⑸、4Cr3Mo2NiVNb钢中Cr、Mn、Mo、V、Nb元素碳化物的析出、聚集并转化,需要经较高温度和长时间的回火,这便形成了钢的回火稳定性与热稳定性。未溶的Mo、V、Nb元素碳化物与析出的Cr、Mn、Mo、V、Nb元素各种碳化物皆具有较高的硬度和熔点,且均匀地分布于基体组织上,现基体组织共同合作,相互作用,形成钢所具有的高热强性、热硬性、耐磨性、热稳定性和耐热疲劳性能。⑹、4Cr3Mo2NiVNb钢中加入大量的Cr、Nb可改善钢的抗氧化性与耐蚀性。Nb元素的加入可改善钢的耐热疲劳性能和韧性。Mo元素可降低钢的回火脆性。
⑺、与3Cr2W8V钢相比,在相同硬度下,4Cr3Mo2NiVNb钢的断裂韧度要高出50%,700℃高温时抗拉强度要高出70%,冷热疲劳抗力和热磨损性能分别高出1倍和50%。
⑻、4Cr3Mo2NiVNb钢具有较强的回火稳定性,在700℃仍保持40HRC的硬度。
⒉4Cr3Mo2NiVNb钢主要化学成分
0.35%~0.45%C、2.50%~3.00%Cr、1.80%~2.20%Mo、≤0.35%Si、1.00%~1.40%V、≤0.40%Mn、0.80%~1.20%Ni、0.10%~0.25%Nb、≤0.030%P、≤0.030%S。
⒊4Cr3Mo2NiVNb钢的热处理工艺
4Cr3Mo2NiVNb钢相变点为:AC1770℃、Ms320℃。4Cr3Mo2NiVNb钢始锻温度1000~1050℃,终锻温度850℃,锻造后缓慢冷却。
4Cr3Mo2NiVNb钢常见的热处理工艺热处理工艺 工艺参数 硬度要求 工艺特点不完全退火 加热840~860℃,保温4h,炉冷至500℃以下出炉空冷 170~187HBS 加热温度在Ac1~Ac3线之间,以获得粒状珠光体+碳化物组织淬火 加热1130℃,保温,油冷 54HRC 加热时Cr、Mo元素及少量V、Nb元素溶入奥氏体中,提高淬透性,改善回火稳定性。未溶V、Nb元素的碳化物细化晶粒,改善强韧性与耐磨性回火 加热650~700℃,保温2h,空冷。二次回火 40~47HRC 较高温度回火,合金渗碳体及Mo、V、Nb元素的碳化物析出并聚集,出现二次硬化⒋4Cr3Mo2NiVNb钢的应用4Cr3Mo2NiVNb钢常用来制造黑色金属和有色金属的热挤压模,如轴承和铜管的热挤压模,也常用来制造轻金属的压铸模。工作时自身温度不宜超过700℃。
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