(1)材料的特性
4Cr3Mo2VNiNb的代号为HD,是高韧性热作模具钢,空冷硬化钢。是在UHBQR080钢的基础上我国自行研制的钢种,该钢不含钴,增加了质量分数为1%的镍和微量铌、硼,其高温强韧性、高温硬度、热稳定性、抗热疲劳性等均较好。该类模具的表层受热温度可达710℃。HD钢供应的局限性,限制了HD2新钢种的推广应用。
在相同硬度下,HD钢比3Cr2W8V钢的断裂韧度高50%,700℃高温短时抗拉强度提高70%,冷热疲劳抗力和热磨损性能分别提高一倍和50%。
(2)化学成分
该钢化学成分(质量分数):C0.35%~0.45%、Si≤0.35%、Mn≤0.40%、Cr2.50%~3.00%、Mo1.80%~2.20%、Ni0.80%~1.20%、V1.00%~1.40%、Nb0.10%~0.25%、S≤0.030%、P≤0.030%。
(3)临界点温度(近似值)
Ac1≈770℃,Ms≈320℃。
(4)热加工规范
加热温度1100~1150℃,开始温度1000~1050℃,终止温度≥850℃,锻后砂冷。
(5)退火规范
840~860℃×4h退火,炉冷至550℃后出炉空冷,退火硬度190~220HBW。
(6)普通淬火、回火规范
淬火温度(1130±10)℃,油或气冷;回火温度(590±10)℃。
(7)离子渗氮规范(www.xing528.com)
540℃×3h离子渗氮,NH3流量为500L/h,炉压530~580MPa,化合物层厚度19μm,扩散层深度0.252mm,表面硬度1050~1100HV。
为获得韧性渗氮层,采用加入氩气的办法稀释氨气,当NH3的体积分数为10%时可获得无白亮层的纯扩散层。
(8)离子氮碳共渗规范
540℃×3h离子氮碳共渗,NH3∶CH3COCH3=8∶1,化合物层12μm,扩散层0.192mm,表面硬度900~1000HV。
(9)离子硫氮碳共渗规范
540℃×2.5h离子硫氮碳共渗,NH3+CH3COCH3+CS2混合液蒸汽流量控制在20∶1左右为宜。硫化物层8.2μm,化合物层1.82μm,扩散层0.21mm。
(10)典型应用举例
1)该钢在热挤压冲头中的应用:大口径弹体毛坯热挤压的工作条件是温度高、压力大、冷热交替进行,作为热挤压冲头,其材料要求非常苛刻。代替了长期以来沿用的传统热作模具钢3Cr2W8V。
2)适合受热温度较高的黑色及非铁金属热挤压模具,使用寿命比3Cr2W8V钢高两倍以上。
3)适用于制作黑色和非铁金属的热挤压和精锻模具。
4)适用于700℃左右工作的各类热作模具。
5)曲柄热镦锻模使用寿命4700~8900件,比3Cr2W8V钢锻模提高2~3倍。
6)HD钢用于钢质药管热挤压凸模、铜合金管材挤压底模和穿孔针,以及热挤压轴承凸模和凹模、气门挤压低模等模具,使用寿命比3Cr2W8V钢提高。
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