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4Cr3Mo2NiVNb(HD)鋼
4Cr3Mo2NiVNb(HD)鋼是為了適應700℃左右工作溫度而研制的新型熱作模具鋼。HD鋼是在4Cr3Mo3V鋼的基礎上，通過降低Mo、V的含量，加入質量分數為1%Ni和0.15%Nb,提高了鋼的室溫和高溫韌性及熱穩定性，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℃高溫時抗拉強度高70%、冷熱疲勞抗力和熱磨損性能分別高出1倍和50%。HD鋼用于黑色及有色金屬人擠壓模，使用壽命比3Cr2W8V鋼有顯著提高。
4Cr3Mo3NiVNbB(HD2)鋼是HD鋼的改進型，在保持HD鋼高強度的基礎上，進一步提高了韌性，獲得了良好的室溫與高溫力學性能，并有良好的熱穩定性及工藝性能，適用于加工銅管熱擠壓模的穿孔針。
（1）化學成分
HD鋼化學成分（質量分數，%）
C |
Si |
Mn |
Cr |
Mo |
Ni |
V |
Nb |
P |
S |
0.35～0.45 |
≤0.35 |
≤0.40 |
2.50～3.00 |
1.80～2.20 |
0.80～1.20 |
1.00～1.40 |
0.10～0.25 |
≤0.030 |
≤0.030 |
（2）臨界點 Ac1≈770℃,Ms≈320℃。
（3）熱加工
HD鋼鍛造工藝規范
加熱溫度/℃ |
始鍛溫度/℃ |
終鍛溫度/℃ |
冷卻方式 |
1100～1150 |
1000～1050 |
≥850 |
緩冷 |
（4）預備熱處理
退火工藝、加熱溫度為840～860℃，保溫4h，爐冷到550℃以下出爐空冷。
（5）淬火及回火
淬火溫度為1130℃，油冷，硬度為53.5HRC。回火溫度為650～700℃，硬度40～47HRC。
HD鋼淬火溫度與硬度、晶粒度的關系
淬火溫度/℃ |
1050 |
1100 |
1130 |
1160 |
1180 |
1200 |
硬度HRC |
50.5 |
53.5 |
53.5 |
56.0 |
56.0 |
56.5 |
晶粒度/級 |
－ |
11 |
10 |
8～9 |
7～8 |
7～8 |
不同溫度回火時的硬度值
回火溫度℃ 鋼種 |
300 |
400 |
500 |
530 |
560 |
590 |
620 |
650 |
700 |
HD鋼 |
52.5 |
52.0 |
52.5 |
53.5 |
54.0 |
53.8 |
51.2 |
47.0 |
41.0 |
3Cr2W8V鋼 |
51.0 |
51.0 |
51.4 |
52.3 |
51.5 |
51.8 |
50.0 |
46.0 |
34.0 |
注：淬火溫度1130℃。
（6）力學性能。
HD鋼與3Cr2W8V鋼的室溫、高溫力學性能對比
熱處理工藝 |
σ0.2 /MPa |
ψ(%) |
ak/J·㎝-2 |
|||
HD |
3Cr2W8V |
HD |
3Cr2W8V |
HD |
3Cr2W8V |
|
1130℃淬火，650℃回火 |
1633 |
1463 |
32.4 |
41.8 |
38.8 |
－ |
1130℃淬火，700℃回火 |
1165 |
952 |
45.7 |
41.9 |
48.8 |
－ |
HD鋼的高溫力學性能
試驗溫度/℃ |
σ0.2/MPa |
ψ(%) |
ak/J·㎝-2 |
|||
HD |
3Cr2W8V |
HD |
3Cr2W8V |
HD |
3Cr2W8V |
|
650 |
536.9 |
414 |
66.1 |
49.1 |
56/54 |
－ |
700 |
405.3 |
235 |
69.3 |
85.4 |
75/40 |
62/38 |
注：ak值中字母為硬度值（HRC）。
（7）實用應用
在相同的硬度條件下，HD鋼比 3Cr2W8V鋼的斷裂韌度高50%，700℃高溫短時抗拉強度高70%，冷熱疲勞抗力和熱磨損性能分別高出1倍和50%。 HD 鋼應用于鋼質藥管熱擠壓凸模、銅合金管材擠壓底模和穿孔針，熱擠壓軸承環凸模與凹模、氣門擠壓底模等模具，使用壽命比3Cr2W8V鋼提高。
HD鋼應用效果
試用單位 |
模具名稱 |
產品材料 |
HD鋼壽命/支 |
3Cr2W8V壽命/支 |
上海銅廠 |
銅管擠壓底模 |
70－1錫黃銅 |
420 |
150左右 |
上海銅廠 |
銅管擠壓底模 |
10－1－1鐵白銅 |
59 |
25左右 |
人民機械廠 |
熱擠壓凸模 |
低碳鋼 |
420 |
150左右 |
沈陽有色金屬加工廠 |
穿孔針 |
70－1錫黃銅 |
240 |
120 |
武漢氣門廠 |
擠壓底模 |
4Cr9Si2 |
2500 |
1500左右 |
上海浦江軸承廠 |
218軸承凸模 |
GCr15 |
10000 |
－ |
上海浦江軸承廠 |
218軸承凹模 |
GCr15 |
11000還可用 |
－ |
