热作模具钢4SiMnW3Mo2VN的特点及应用

热作模具钢4SiMnW3Mo2VN的特点及应用
4SiMnW3Mo2VN钢是在研制4Cr3Mo2WVMn钢时不加Cr元素，调整Si、Mn、W元素的成分同时吹入氮气净化，而研制成的热作模具钢。
4SiMnW3Mo2VN钢其主要化学成分（质量分数）为：0.35%~0.44%C、1.80%~2.20%Mo、1.20%~1.40%Si、1.00%~1.30%V、1.20%~1.40%Mn、2.40%~2.80%W、0.015%~0.030%N、≤0.030%P、≤0.030%S。
4SiMnW3Mo2VN钢始锻温度1100~1150℃，终锻温度850~900℃，锻造后坑中冷却或砂中冷却。
4SiMnW3Mo2VN钢中加入Si、Mn元素主要是用来提高钢的淬透性，W、Mo、V、N元素主要是用来形成碳化物或氮化物，作为钢中的强化相，尤其是V、N元素所形成的碳化物和氮化物具有强烈的细化晶粒作用。淬火加热时，Mn、Si元素几乎全部溶入奥氏体中，Mo、V、W元素随其碳化物部分溶入奥氏体中，V元素的氮化物少量地固溶于奥氏体中，它们共同作用，提高钢的淬透性。未固溶的Mo、V、W元素的碳化物以及V元素的氮化物保持细小颗粒状均匀分布于奥氏体中，尤其是V元素碳化物和氮化物皆分布于奥氏体晶界上，与此同时Mo、W元素的碳化物一起，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。淬火后固溶于奥氏体中的Mn、Si、Mo、V、W元素，又固溶于由马氏体与残余奥氏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。高温回火时，除Si元素仍固溶于基体组织（铁素体）中并强化基体组织（铁素）外，Mn、Mo、V、W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、W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。Mn、Mo、V、W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。
4SiMnW3Mo2VN钢中未溶的Mo、V、W元素的碳化物与析出的Mn、Mo、V、W元素的各种碳化物以及V元素的氮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，同基体组织共同作用，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。
Mo、Mn元素的加入可增加钢的脱碳倾向。
Mo元素可降低钢的回火脆性。
4SiMnW3Mo2VN钢淬透性好，淬火后硬度梯度较平缓，有优良的抗回火能力，但冶金困难，N不易控制，成本高于4Cr5MoSiV1钢，韧性较差。
4SiMnW3Mo2VN钢主要用于制造高速锤锻模，使用寿命较长。
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