4Cr3Mo2NiVNb（HD）鋼
4Cr3Mo2NiVNb鋼代號為HD鋼，是一種空冷硬化型的馬氏體熱作模具鋼，是在瑞典烏德霍姆QRO-80鋼的基礎上，由華中科技大學材料學院等單位自行研制的新型熱作模具鋼。
01
化學成分（%）
|
C |
0.35～0.45 |
Cr |
2.50～3.00 |
|
Si |
≤0.35 |
Mo |
1.80～2.20 |
|
Mn |
≤0.40 |
Ni |
0.80～1.20 |
|
P |
≤0.030 |
V |
1.00～1.40 |
|
S |
≤0.030 |
Nb |
0.10～0.25 |
02
臨界點
Ac1=789℃，Ac3=910℃，Ms=363℃
03
熱加工
➣ HD鋼鍛造工藝規范
|
項目 |
鋼錠 |
鋼坯 |
|
加熱溫度℃ |
1140～1180 |
1120～1160 |
|
始鍛溫度℃ |
1080～1140 |
1060～1120 |
|
終鍛溫度℃ |
≥900 |
≥850 |
|
冷卻方式 |
砂或坑緩冷 |
砂或坑緩冷 |
04
預備熱處理
鍛材等溫退火：＜500℃入爐隨爐升溫，加熱溫度830～850℃，保溫時間（H）1+1min/mm，等溫溫度730±10℃，保溫時間（H）2+1min/mm，隨爐冷至＜500℃出爐空冷（HB≤250）。
05
淬火規范
淬火溫度為1130±10℃，油冷。
➣ HD鋼淬火溫度與硬度、晶粒度的關系
|
淬火溫度/℃ |
硬度HRC |
晶粒度/級 |
|
1050 |
50.5 |
— |
|
1100 |
53.5 |
11 |
|
1130 |
53.5 |
10 |
|
1160 |
56.0 |
8～9 |
|
1180 |
56.0 |
7～8 |
|
1200 |
56.5 |
7～8 |
➣ HD鋼不同溫度回火的硬度值
|
回火溫度/℃ |
硬度HRC |
|
|
HD鋼 |
3Cr2W8V鋼 |
|
|
300 |
52.5 |
51.0 |
|
400 |
52.0 |
51.0 |
|
500 |
52.5 |
51.4 |
|
530 |
53.5 |
52.3 |
|
560 |
54.0 |
51.5 |
|
590 |
53.8 |
51.8 |
|
620 |
51.2 |
50.0 |
|
650 |
47.0 |
46.0 |
|
700 |
41.0 |
34.0 |
06
力學性能（與3Cr2W8V鋼對比）
➣ HD鋼的室溫力學性能
|
熱處理工藝 |
1130℃淬火 650℃回火 |
1130℃淬火 700℃回火 |
||
|
HD |
3Cr2W8V |
HD |
3Cr2W8V |
|
|
σ0.2/MPa |
1633 |
1463 |
1165 |
952 |
|
ψ（%） |
32.4 |
41.8 |
45.7 |
41.9 |
|
αk/(J/cm2) |
38.8 |
— |
48.8 |
— |
➣ HD鋼的高溫力學性能
|
試驗溫度 |
650℃ |
700℃ |
||
|
HD |
3Cr2W8V |
HD |
3Cr2W8V |
|
|
σ0.2/MPa |
536.9 |
414 |
405.3 |
235 |
|
ψ（%） |
66.1 |
49.1 |
69.3 |
85.4 |
|
αk/(J/cm2) |
56/54 |
— |
75/40 |
62/38 |
注：αk值中分母為硬度值（HRC）
07
性能特點
4Cr3Mo2NiVNb（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%。
08
應用場合
HD鋼的綜合性能良好，適用于制作受熱溫度700℃左右，使用條件苛刻的熱作模具，如黑色及有色金屬材料的熱擠壓模，熱精鍛模等，在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上應用，使用壽命比3Cr2W8V鋼有顯著提高。