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GD(6CrNiSiMnMoV)_高强韧性低合金冷作模具钢GD(6CrNiSiMnMoV)
GD(6CrNiSiMnMoV)
高强韧性低合金冷作模具钢
国产新型冷作模具钢
6CrNiSiMnMoV被称为高强韧性低合金冷作模具钢，代号为GD(取高、低两个汉语拼音字头为其代号)，由华中科技大学研制。GD(6CrNiSiMnMoV)钢是一种碳化物偏析小而淬透性高的高强韧性，合金元素总量4%左右，是“多元少量”类钢种。GD(6CrNiSiMnMoV)钢可以取代CrWMn钢和部分取代Cr12MoV钢制造冷作模具，模具使用过程中很少出现崩刃和断裂现象，要求更高韧性的模具钢，也可以选择Cr5Mo1V钢。
GD(6CrNiSiMnMoV)钢的化学成分：
化学成分见表1。
表1 GD(6CrNiSiMnMoV)钢的化学成分(质量分数，%)
GD(6CrNiSiMnMoV)钢的合金化特点是在CrWMn钢的基础上，适当降低碳含量，以减少碳化物偏析，同时加入Ni、Si、Mn以加强基体的强度和韧度，Cr、Ni、Si、Mn、Mo的复合加入可显著提高钢的淬透性，￠60mm的钢材空冷可以全部淬硬，少量的Mo、V可以细化晶粒，提高耐磨性，增加回火稳定性。通过最佳的热处理工艺，可使6CrNiSiMnMoV钢获得较多的板条马氏体。GD(6CrNiSiMnMoV)钢碳化物细小均匀，总量也较少。淬火温度较低，但温度区间较宽。
C
Si
Mn
Cr
Ni
Mo
V
P
S
0.64~0.74
0.5~0.90
0.70~1.00
Cr1.00~1.30
0.70~1.00
0.30~0.60
≈0.12
≤0.030
≤0.030
GD(6CrNiSiMnMoV)钢的临界点：
Ac1≈705℃、Ac3≈740℃、Ar3≈605℃、Ar1≈580℃、Ms≈172℃。
GD(6CrNiSiMnMoV)钢的热加工：
GD(6CrNiSiMnMoV)钢的的热塑性好，变形抗力小，可以一火成形，锻造加热温度1080~1120℃，始锻温度为1040~1060℃，终锻温度应高于850℃，锻后应缓冷，并立即退火。
GD(6CrNiSiMnMoV)钢的预备热处理：
GD(6CrNiSiMnMoV)钢属于空冷微变形模具钢，退火不易软化，应采用等温球化退火工艺，加热温度760~780℃，保温2h，然后以30℃/h速度降温到680℃，保温6h左右，然后炉冷到550℃出炉空冷。退火后的硬度为HBS230~240。退火后的碳化物类型为M3C、M23C6和MC型，其总量(体积分数)为10.27%左右。
GD(6CrNiSiMnMoV)钢的淬火及回火工艺：
GD(6CrNiSiMnMoV)钢的最终热处理有两种方案。
⑴常规淬火、回火：
加热温度870~930℃，油冷淬火，175~230℃回火，其奥氏体晶粒度可保护在10~11级的细晶粒，且有体积分数为11%~16%的残余奥氏体，可以确保模具畸变很小，明显优于CrWMn钢。东莞市弘超模具科技有限公司经过实践证明，这种方案的热处理工艺是GD(6CrNiSiMnMoV)钢的最佳热处理工艺。
GD(6CrNiSiMnMoV)钢不同淬火-回火温度后的性能变化见表2，不同热处理工艺后的力学性能见表3。
表2 GD(6CrNiSiMnMoV)钢淬火-回火后的性能
淬火温度/℃
840
870
900
930
960
1000
淬火硬度(油冷)(HRC)
66.0
66.0
66.0
66.0
66.0
65.0
晶粒度(级)
12
12
11~10
11~10
11~10
7~6
残余奥氏体(%)(体积分数)
11.4
13.5
13.8
16.6
20.2
回火后硬度(HRC)
150℃回火
63.0
63.5
64.0
64.0
64.5
64.0
200℃回火
60.0
61.0
61.0
61.0
60.5
61.0
260℃回火
60.0
60.0
59.5
59.5
60.0
60.0
300℃回火
59.5
59.0
58.5
58.0
60.0
59.0
表3 GD(6CrNiSiMnMoV)钢采用不同热处理工艺后的力学性能
淬火-回火温度/℃
840℃加热200℃回火
870℃加热
900℃加热
930℃加热200℃回火
960℃加热200℃回火
175℃回火
200℃回火
230℃回火
175℃回火
200℃回火
230℃回火
硬度HRC
60.0
62.0
61.0
60.0
62.0
61.0
60.0
61.0
60.5
抗压屈服强度σsc/MPa
2346
2533
2467
2387
2560
2493
2360
2387
2333
抗弯强度σbb/MPa
4027
3758
4054
4591
3625
4338
4480
4258
3589
抗弯屈服强度σsb/MPa
3218
3093
3154
3476
3026
3408
3356
2861
3190
挠度f(mm)
5.70
5.17
5.78
6.74
5.02
6.54
6.90
6.68
4.76
C形缺口试样冲击韧度﹡αk(J/cm2)
101
104
131
138
96
148
152
160
53
断裂韧度K1c(MPa/m3/2)
21.2
20.3
25.4
24.2
25.3
25.2
23.0
多冲周次(能级为3.249J)R10圆弧缺口(N×104)
2.136
3.225
3.750
4.305
3.876
3.248
3.045
3.275
⑵等温淬火、回火：
马氏体基体上分布适量的下贝氏体，具有明显的韧化效果，是进一步发挥材料潜力的有效途径。
GD(6CrNiSiMnMoV)钢的Ms点在172℃左右。200~300℃等温处理可以获得马氏体+下贝氏体的复合组织。900℃加热，250℃等温处理，不同时间所获得的下贝氏体量见表4。当等温时间为55min时，可获得体积分数为27.62%的下贝氏体和体积分数为17.70%的残余奥氏体，其抗弯强度óbb=4650MPa，C形缺口冲击韧度αk=171J/cm2，均达到极大值。最佳的等温淬火工艺为：870~930℃加热，250℃等温55min，200℃回火，其力学性能见表5。
表4 GD(6CrNiSiMnMoV)钢下贝氏体量与等温时间的关系(900℃加热，250℃等温处理)
等温时间/min
35
45
55
65
75
85
下贝氏体量(体积分数，%)
9.55
20.78
27.62
34.74
36.42
62.75
残余奥氏体量(体积分数，%)
15.40
15.90
17.70
19.30
20.70
22.10
表5 GD(6CrNiSiMnMoV)钢B下/M复合组织的性能
GD(6CrNiSiMnMoV)钢中含有质量分数为1%左右的Si，在等温期间，因为Si有抑制下贝氏体中杆状脆性碳化物析出的作用，除形成一般下贝氏体外，还有可能形成一种有高密度缠结位错的准下贝氏体，准下贝氏体的两侧和片条内都有残余奥氏体薄膜，对材料的韧度特别有利。
硬度HRC
C形缺口试样冲击韧度αk(J/cm2)
断裂韧度K1c(MPa/m3/2)
抗压屈服强度σsc/MPa
抗弯强度σbb/MPa
挠度f(mm)
多冲寿命N×104
59
171
31
2450
4650
≈11.2
≈4.34
GD(6CrNiSiMnMoV)钢的应用：
目前，6CrNiSiMnMoV钢已在各种容易崩刃的冷作模具上代替了CrWMn钢和Cr12类型钢，制造冷冲、冷挤、冷弯、冷镦模具，其使用寿命都有不同程度的提高。如果您的模具对韧性和耐耐磨性都有比较高的要求，东莞市弘超模具科技有限公司推荐您选用日本大同模具钢DC53或瑞典一胜百模具钢VIKING。另外，GD(6CrNiSiMnMoV)钢还可用火焰淬火法来生产模具。
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