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HD(4Cr3Mo2NiVNb)_高耐熱熱作模具鋼_HD(4Cr3Mo2NiVNb)特性及應用

HD(4Cr3Mo2NiVNb)
高耐熱熱作模具鋼
國產新型熱作模具鋼

HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼是一種高耐熱熱作模具鋼。HD鋼是在瑞典烏德霍姆Uddeholm工具鋼UHB QRO80鋼的基礎上研制而成的新型熱作模具鋼，HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的使用壽命比3Cr2W8V鋼有顯著提高。

HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的化學成分：見表1.
表1 HD鋼化學成分（質量百分數，%）

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

HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的特性及應用：
HD(4Cr3Mo2NiVNb)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(4Cr3Mo2NiVNb)鋼用于黑色及有色金屬熱擠壓模，使用壽命比3Cr2W8V鋼有顯著提高。

HD2(4Cr3Mo3NiVNbB)鋼是HD(4Cr3Mo2NiVNb)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，適用于加工銅管熱擠壓模的穿孔針。

HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的臨界點：
Ac₁≈770℃，M_s≈320℃.

HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的熱加工：
HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的鍛造工藝規范見表2.
表2 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

HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的熱處理工藝：
⒈預備熱處理（退火）：
加熱溫度為840~860℃，保溫4h，爐冷到550℃以下出爐空冷。
⒉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。表3為淬火溫度與硬度、晶粒度的關系。HD鋼與3Cr2W8V鋼在不同溫度回火時的硬度值對比見表4。
表3 HD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

表4 HD鋼與3Cr2W8V鋼在不同溫度回火時的硬度值對比

回火溫度/℃	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	51.0	51.0	51.4	52.3	51.5	51.8	50.0	46.0	34.0

注：淬火溫度1130℃。

HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的力學性能：
HD鋼與3Cr2W8V鋼的室溫力學性能對比見表5；
HD鋼與3Cr2W8V鋼的高溫力學性能對比見表6。
表5 HD鋼與3Cr2W8V鋼的室溫力學性能對比

熱處理工藝	σ_0.2/MPa		ψ（%）		α_K/J?cm^-2
熱處理工藝	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	-

表6 HD鋼與3Cr2W8V鋼的高溫力學性能對比

試驗溫度	σ_0.2/MPa		ψ（%）		α_K/J?cm^-2
試驗溫度	HD	3Cr2W8V	HD	3Cr2W8V	HD	3Cr2W8V
650℃	1633	1463	32.4	41.8	38.8	-
700℃	1165	952	45.7	41.9	48.8	-

注：α_K值中分母為硬度值（HRC）

HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的實際應用：
在相同的硬度條件下，HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼比3Cr2W8V鋼的斷裂韌度高50%，700℃高溫短時抗拉強度高70%，冷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、銅合金管材擠壓底磨和穿孔針，熱擠壓軸承環凸模和凹模、氣門擠壓底磨等模具，實用壽命比3Cr2W8V鋼提高，HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的實際應用效果見表7.
表7 HD鋼應用效果（與3Cr2W8V鋼的壽命對比）

模具名稱	產品材料	HD鋼壽命/支	3Cr2W8V壽命/支
銅管擠壓底模	70-1錫黃銅	420	150左右
銅管擠壓底模	10-1-1鐵白銅	59	25左右
熱擠壓凸模	低碳鋼	420	150左右
穿孔針	70-1錫黃銅	240	120
擠壓底模	4Cr9Si2	2500	150左右
218軸承凸模	GCr15	10000	-
218軸承凹模	GCr15	11000還可用	-

東莞市弘超模具科技有限公司銷售的同系列進口高品質熱作模具鋼鋼種牌號：日本大同高壽命熱作模具鋼DH31-S、DH31-EX、基體高速鋼DRM1、DRM2、DRM3等；瑞典烏德霍姆Uddeholm高韌性高耐熱熱作模具鋼DIEVAR、HOTVAR、QRO90 SUPREME等。

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