4CR5MOSIV1模具钢详细介绍如下:
(1) 材料的特性
4CR5MOSIV1钢是冷热兼用模具钢。该钢铬含量较高,具有高的淬透性,淬火时空冷即可得到马氏体组织。碳的含量属低中碳,以保证钢淬火、回火后的强硬性,同时使钢有好的导热性和较高的冲击韧度;MO提高钢的淬透性和耐回火性,减少或抑制回火脆性;SI增加钢的淬透性和耐回火性,提高基体强度;V细化晶粒,提高淬透性。CR、MO、V属强碳化物形成元素,高温回火时产生二次硬化,在获得高耐回火性的同时,提高耐磨性、抗疲劳性、抗氧化性和冲击韧度。
该钢经淬火、回火处理后,综合性能好,组织均匀致密,耐磨性和热疲劳抗力高,变形小。采用此钢制作的铝合金压铸模,至少在压铸上万次之后方出现热疲劳裂纹。但是,若钢的表面出现贫碳层,即使脱碳层厚度很薄,也能明显损坏模具钢的疲劳抗力。该钢在600度左右的综合性能好,淬透性高,在空气中即能淬硬,热处理变形率较低,其性能及使用寿命高于3CR2W8V钢。
热挤压模具是在高温、高压下作业,并承受周期载荷的作用,因此对模具钢的性能要求相当高,一般制作模具的材料应具有热稳定性、热疲劳性、热耐磨性和足够的韧性。国内常用3CR2W8V钢制作模具,它的韧性低,抗疲劳强度不好,即使采用高温淬火等工艺处理措施也不能满足要求,模具的早期失效十分严重,近年来已被4CR5MOSIV1模具钢所取代。
该钢与3CR2W8V钢相比,一是有良好的高温综合性能和较高的热疲劳抗力;二是组织中含较多的CR、MO元素,氮化处理时能生成丰富稳定的氮化物并弥散分布。由于该钢对淬火温度很敏感,且在高温下的淬透性能优良,所以应对其实行高温淬火。
(2)供货状态
退火态,硬度<=229HBW。
(3)化学成分
C0.32%-0.45%、SI0.80%-1.20%、MN0.20%-0.50%、CR4.75%-5.50%、MO1.10%-1.75%、V0.80%-1.20%、P<=0.03%、S<=0.03%。
(4)参考对应牌号
中国GB标准牌号4cr5mosiv1、中国台湾cns标准牌号skd61、日本JIS标准牌号skd61、日本日立(HITACHI)标准牌号DAC、日本不二越(NACHI)标准牌号HDS61、韩国KS标准牌号STD61、美国UNS标准牌号T20813、美国AISI标准牌号H13、国际标准化组织(ISO)标准牌号40crmomov5、德国DIN标准牌号X40CRMOV5-1、德国DIN标准材料编号1.2344、奥地利百禄(BOHLER)标准牌号W302、瑞典一胜百(ASSAB)标准牌号8402/8407、法国NF标准牌号X40CRMOV5、俄罗斯ΓOCT标准牌号4X5NΦ1C、英国BS标准牌号BH13。
(5)物理性能
1)临界点温度(近似值 ):Ac1=860℃、Ac3=915℃、Ar1=775℃、Ar3=815℃、Ms=340℃、
Mf=215℃。
2)密度:7.8g/cm3.
3)弹性模量:21000MPa.
4)线胀系数:温度20-100℃/20-200℃/20-300℃/20-400℃/20-500℃/20-600℃/20-700℃,
9.1X10-6K-1/10.3X10-6K-1/11.510-6K-1/12.2X10-6K-1/12.8X10-6K-1/13.3X10-6K-1/13.5X10-6K-1为线胀系数
(6)热加工规范
1)钢锭:加热温度1140-1180℃,开始温度1100-1150℃,终止温度900-850℃,缓冷(砂冷或抗冷)。
2)钢坯:加热温度≤1150℃,开始温度1050-1100℃,终止温度900-850℃,缓冷(砂冷或坑冷)。
(7)锻后退火规范
随炉升温至860-890℃,保温3-4h,以≤30℃/h的冷却速度,炉冷至≤500℃,出炉空冷,硬度≤229HBW.
(8)去应力退火规范
随炉升温至730-760℃,保温3-4h,以≤30℃/h的冷却速度炉冷,硬度≤241HBW.
(9)淬火、回火规范
淬火温度1000℃,油冷,回火温度590℃,两次回火,第二次回火温度应比第一次低20℃,硬度47-49HRC.
(10)推荐淬火、回火规范
1)预热温度600-630℃,保温1.5-2h,然后升温到830-850℃,保温1.5-2h.
2)淬火温度1040-1080℃,保温2-2.5h,出炉空冷,冷至130℃左右时,取出空冷。
3)淬火后必须在1-2h内进行回火。加热温度380-400℃,保温1h,第一次回火温度580-600℃,保温2h,第二次回火温度560-580℃,保温2h,出炉空冷。
(11)真空淬火规范
预热温度:第一次500-550℃,第二次800-820℃,真空度0.1Pa,淬火温度1020-1050℃,真空度1-10Pa,油或N2气冷却,回火温度560-600℃,硬度45-50HRC.
(12)推荐的表面处理规范
1)碳氮共渗温度560℃,共渗时间2h,介质(质量分数):KCN50%+NCN50%,扩散层深度0.04mm,硬度640-690HV。
2)碳氮共渗温度580℃,共渗时间8h,介质天然气+氨,扩散层深度0.25-0.30mm,硬度860-635HV.
3)氮化温度530-550℃,氮化时间12-20h介质氨,扩散层深度0.15-0.20mm,硬度760-550HV.
(13)典型应用举例
1)用于锌合金、铝合金、镁合金、铜合金材料的压铸模。
2)该钢是制作大中型铝合金压铸模的最佳材料之一。
3)用锌合金、铝合金、镁合金、铜合金材料的压铸模推杆等,淬火硬度45-50HRC.
4)用于连杆热锻模,经淬火、回火后可保持良好的热稳定性、强韧性和耐磨性能,使用寿命大幅度提高。
5)可用作模锻锤锻模、热挤压模具、高速精锻模具。
6)用该钢和3CR2W8V钢制作同种模具,前者的使用寿命较常规热处理提高3-5倍。
7)用优选的真空热处理工艺处理的挤压模具,模具使用寿命较常规热处理提高2-3倍。
8)适合热模锻压力机工况条件下使用,可保持良好的热稳定性、强韧性和耐磨性能,使用寿命大幅度提高。