4Cr5W2VSi(ЭИ958)_中耐热高韧性热作模具钢_4Cr5W2VSi特性及用途

4Cr5W2VSi(ЭИ958)
中耐热高韧性热作模具钢
国产空冷硬化热作模具钢

4Cr5W2VSi(ЭИ958)钢是一种中耐热高韧性热作模具钢，淬透性极高，具有较高的热强性、韧性、耐热疲劳性和热稳定性。4Cr5W2VSi钢适用于制造热挤压模具、压铸模具、高速锤锻模具等。

4Cr5W2VSi钢的特性：
4Cr5W2VSi(ЭИ958)钢是一种空冷硬化的热作模具钢，与H11(4Cr5MoSiV)钢、H13(4Cr5MoSiV1)钢相似，含C质量分数0.4%，含Cr质量分数5%，也被称为5%铬型热作模具钢。这种钢的淬透性好，直径100mm的棒材在空冷淬火时也可以完全淬透。4Cr5W2VSi钢在中温下具有较高的热强度、硬度，有较高的耐磨性、韧性和较好的热疲劳性能，采用电渣重溶，可以较有效地提高钢的横向性能。

4Cr5W2VSi钢的化学成分：
见表1。
表1   4Cr5W2VSi钢化学成分(质量分数，%)
C Si Mn Cr W V P S
0.32~0.42 0.80~1.20 ≤0.40 4.50~5.50 1.60~2.40 0.60~1.00 ≤0.030 ≤0.030

4Cr5W2VSi钢的临界点：
见表2。
表2   4Cr5W2VSi钢临界点温度
临界点 Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 Ms Mf
温度(近似值)/℃ 800 875 730 840 275 90

4Cr5W2VSi钢的热加工：
4Cr5W2VSi钢的锻造工艺规范见表3。
表3   4Cr5W2VSi钢锻造工艺规范
项目 加热温度/℃ 始锻温度/℃ 终锻温度/℃ 冷却方式
钢锭 1140~1180 1100~1150 900~925 缓冷(砂冷或坑冷)
钢坯 1100~1150 1080~1120 850~900 缓冷(砂冷或坑冷)

4Cr5W2VSi钢的预备热处理：
1)锻后退火：加热温度为860~880℃，保温3~4h，炉冷至500℃以下出炉空冷，退火后硬度≤229HBS，组织为珠光体+碳化物。
2)等温球化退火：加热温度为860℃，保温2~4h，等温温度为750℃，保温4~6h，炉冷至550℃以下出炉空冷，硬度≤229HBS，组织为球状珠光体+碳化物。
3)去应力退火：加热温度为750~780℃，保温2~4h，炉冷或空冷。
4Cr5W2VSi钢的淬火及回火
1)淬火规范见表4。淬火温度与硬度及晶粒度的关系见表5。
表4   推荐4Cr5W2VSi钢淬火规范
方案 淬火温度/℃ 冷却介质 介质温度/℃ 冷却到 硬度HRC
Ⅰ 1060~1080 油或空气 20~40 油温 56~58
Ⅱ 1030~1050 油 20~40 油温 53~56
表5   淬火温度与淬火硬度及晶粒度的关系
淬火温度/℃ 1000 1050 1100 1150 1200 1250
淬火后硬度HRC 51 55.5 58 59 59 57.5
晶粒度/级 - 11 8~9 6~7 4 2
2)回火规范见表6。
表6   推荐的回火规范
淬火方案 用途 回火温度/℃ 设备 冷却 保温时间/h 硬度HRC
Ⅰ 降低硬度和稳定组织 第1次590~610
第2次570~590 空气炉 空气 2
2 48~52
Ⅱ  第1次560~580
第2次530~540 空气炉 空气 2
2 47~49
3)表面处理规范见表7。
表7   推荐的表面处理规范
工艺 温度/℃ 时间/h 介质 渗层厚度/mm 表面硬度HV
渗氮 560 2 KCN50%+NaCN50% 0.04~0.07 580~710
渗氮 580 8 天然气+氨 0.25 660~765
渗氮 530~550 12~20 氨的分解率30%~60% 0.12~0.20 650~1125

4Cr5W2VSi钢的力学性能：
表8为回火温度与硬度的关系。表9为不同温度回火后的室温力学性能。
表8   回火硬度与回火温度的关系
回火温度/℃ 淬火后 450 500 530 580 620 660
硬度HRC 57.5 56.5 57.5 56.5 54 48 43
注：1080℃空淬。
表9   不同温度回火后的室温力学性能
回火温度/℃ 500 550 600 650
 /MPa
2300 1880 1690 1280
 /MPa
1700 1690 1640 1100
ψ(%) 12 40 44 52
δ(%) 9 11 13 15
 
5 12 47 70
注：1040℃油淬，580℃回火2h。

4Cr5W2VSi钢的用途：
4Cr5W2VSi钢适用于制造热挤压用的模具和芯棒，铝、锌等轻金属的压铸模，热项锻结构钢和耐热钢的工具，以及某些成形零件用的高速锤锻模具。工作时4Cr5W2VSi钢自身温度不宜超过600℃。

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