3395CrMnMo钢制品的耐蚀性和力学性能

（1）材料的特性

5CrMnMo钢是高韧性锤锻模具钢和不含镍的锤锻模具钢。该钢具有良好的韧性、强度和高耐磨性，对回火脆性不敏感，淬透性好。淬火工艺对提高模具的强韧性、表面耐热疲劳性及使用寿命有着重要的影响，该钢锻模淬火后可提高锻模韧性和使用寿命。

正火可细化金相组织，改善力学性能，高温回火可以降低钢的硬度。高温回火软化工艺可作为小型热作模块锻坯（厚度＜300mm），以及旧模具翻新前的软化处理工序。将该钢的淬火温度提高到900～950℃，可得到几乎是单一的低碳马氏体组织。膏剂硼铝共渗处理可提高耐磨性。

（2）供货状态

退火态，硬度241～197HBW；调质态，硬度180～240HBW。

（3）化学成分

根据标准GB 11880—2008，该钢的化学成分（质量分数）：C0.50%～0.60%、Si0.25%～0.60%、Mn1.20%～1.60%、P≤0.030%、S≤0.030%、Cr0.6%～0.9%、Mo0.15%～0.30%。

（4）参考对应牌号

中国GB/YB标准牌号5CrMnMo、日本JIS标准牌号SKT3、德国DIN标准牌号40CrMnMo7、德国DIN标准材料编号1.2311、俄罗斯ГОСТ标准牌号5ХГМ、美国ASTM/AISI标准牌号6G。

（5）临界点温度（近似值）

Ac₁=710℃、Ac_cm=760℃。

（6）锻坯高温回火软化规范

回火温度670～690℃，保温8～10h，然后随炉降温到600℃，出炉空冷，硬度≤241HBW。

（7）冷压毛坯软化处理规范

软化温度740～760℃，保温4～6h，以5～10℃/h的冷却速度，缓慢冷却至600℃以下，出炉空冷。软化处理后硬度由≤255HBW降为≤207HBW。

（8）正火规范

正火温度870～890℃，外加680℃高温回火，硬度≤227HBW。

（9）完全退火规范

退火温度840～860℃，保温5～6h，炉冷至500℃以下，出炉空冷，硬度≤241HBW。

（10）正火+高温回火

正火（840±10）℃×5～6h，空冷；高温回火（670±10）℃×2～3h，空冷，硬度270HBW。该工艺可用来代替退火，缩短了生产周期，便于连续作业。

（11）返修及翻新模具退火规范

退火温度650～700℃，保温1～3h，空冷。

（12）普通淬火规范

淬火温度820～850℃，油淬。

（13）淬火、回火规范

淬火温度870～890℃，油淬，硬度52～58HRC。回火规范如下：

1）小型锻模：回火温度490～510℃，硬度41～47HRC；小型锻模模尾：回火温度600～660℃，硬度35～39HRC。

2）大型锻模：回火温度520～540℃，硬度38～39HRC；大型锻模模尾：回火温度620～640℃，硬度34～37HRC。

（14）贝氏体等温强韧化处理

1）在硝盐炉中进行多次等温（见图27），需要有较大型的硝盐槽，适用于小型模具。

图27 小型模具用等温强韧化处理工艺

2）在硝盐炉中进行多次等温（见图28），需要有中小型的硝盐槽，适用于中小型模具。

图28 中小型模具用等温强韧化处理工艺

3）适用于冲击较大、强度较低的模具的强韧化处理，如图29所示。

图29 冲击较大的5CrMnMo钢热锻模强韧化处理工艺

4）适用于大型或特大型热锻模的强韧化处理，如图30所示。

图30 大型或特大型热锻模的强韧化处理工艺

（15）保护气氛加热强韧化处理工艺

采用保护气氛加热，890℃淬火，300℃等温及540℃回火的强韧化处理，如图31所示。

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图31 胎模强韧化处理工艺

（16）稀土碳氮共渗淬火

RJJ-105-9T井式渗碳炉，渗剂配比（质量分数）：甲醇∶甲酰胺∶稀土=1000∶（160±30）∶（130±30）∶（7±3）。

排气期不滴入煤油，只滴入共渗剂190滴/min，排气1.5h；强渗期860℃×2.0～2.5h，煤油180～200滴/min；860℃×1h，煤油140滴/min；共渗剂140滴/min，压力150～250MPa；扩散期860℃×1h，煤油60～80滴/min，共渗剂140滴/min，压力150～250MPa；随炉降温至800℃×0.5h（小型锻模可在860℃后出炉预冷至780～800℃），共渗剂140滴/min，然后直接淬油至180～200℃，随后迅速转入280～300℃井式炉等温2～3h；490～500℃×5～6h；180～200℃×3～4h空冷。

（17）镀镍+渗硼+淬火+回火处理

先进行（90±2）℃×60min镀镍；镀后处理320℃×2h空冷；（900±10）℃×2h渗硼淬油；280℃等温淬火，500℃×4h回火。

（18）固体氮碳共渗+低温、高温回火

将细砂与水玻璃混好后放20min再用；把渗碳剂与亚铁氰化钾按10∶1的比例混合后放入模型上（厚度应不小于70mm，底部厚度不小于30～40mm），用手拍紧；装箱时，在箱底和周围铺上一层生铁屑与质量分数为20%的渗碳剂的混合物，放入模具后再糊上细砂与水玻璃的混合物，置于电炉内，打开炉门进行烘干，烘干3h后按550～600℃×2h保温，再升温至880～890℃×1h进行氮碳共渗，出炉时预冷至（870±10）℃热油淬火，出炉时不要把水玻璃砂的盖碰坏，以免降温过快，在入油前把封盖打掉，迅速扫去共渗剂，入60℃油中冷却，且应注意摆动锻模，当锻模淬火冷到150～200℃时，马上300～350℃回火，必须烧透3.5～4h才能升到500℃×4h回火，以防加热不均造成开裂。

（19）锻模碳氮硼三元共渗

550～600℃入炉，保温2.5～3.0h，滴入甲醇50～60滴/min；升至900℃×5h，渗剂（甲醇500mL+甲酰胺1000mL+三氧化二硼80g）120～130滴/min，甲苯40～50滴/min；随炉降温至850℃×2h，滴入甲苯35～40滴/min；将模具吊出炉膛，预冷至780～800℃淬入油中，待冷至200～250℃时，将模具吊出油槽，立即移入回火炉中回火。400～420℃×6h（滴入NH₄OH90～100滴/min）。

淬火后硬度65.5～67HRC，回火后硬度47～48HRC，共渗层0.55～0.57mm。

（20）热锻模碳氮共渗淬火与低温氮碳共渗复合处理

利用碳氮共渗在850～900℃高温淬火，组织转变为单一片状马氏体，再经500℃高温回火，热疲劳性能和断裂韧度提高20%以上，经碳氮共渗淬火，具有62HRC以上的高硬度与回火稳定性，再进行540℃×4h气体氮碳共渗，具有抗氧化、抗咬合擦伤能力，以及良好的耐磨性及减磨性，提高了模具的承载能力、抗挤压能力及高温强度，降低了型腔塌陷变形倾向。热锻模复合渗工艺如图32所示。

图32 热锻模复合渗热处理工艺

（21）硼铝共渗

粉末渗剂成分（质量分数）：B₄C21%+Na₂B₄O₇4%+FeAl72%+NH₄Cl3%。渗剂与模具同时装入箱内，用水玻璃调耐火泥密封，干燥后入炉。900℃×5h淬油，280℃等温，480℃×5h回火。

硼铝共渗后耐磨性提高，抗氧化性、抗热疲劳性均优于单一的渗硼。

（22）复合渗及强韧化处理

包括锻造余热调质、碳氮共渗、渗硼及淬火、回火处理，如图33所示。

图33 5CrMnMo钢冷镦模热处理工艺

（23）典型应用举例

1）用该钢制作的Z41.24型多工位冷镦机螺母冷镦模，经900～930℃加热，180℃分级淬火，200℃×2次低温回火处理后，使用寿命比Cr12MoV钢提高2.6倍，可完全取代T10A、9CrSi、Cr12MoV钢制作较大截面的冷镦模。

2）用于锌、铝、镁及其合金压铸模、热压模、各种锻模、塑料模具。

3）用于大中型热锻模块（厚度为300～500mm），可细化锻态组织，提高强韧性。

4）是各种冲剪工具、精压模、冷镦模的基本材料。

5）适用于制作中小型热模锻，且模具边长小于或等于300～400mm。

6）将保护气氛加热强韧化处理工艺用于5CrMnMo钢滑移齿轮胎模，模具使用寿命由原来的约300件提高到800余件。

7）5CrMnMo钢2t锤锻模采用常规工艺880℃淬火+500℃回火，锻模平均使用寿命2500～3000件。改用910℃正火+760℃淬火+500℃×2h回火后，锻模平均使用寿命达到8000件，提高2～3倍。

8）经高温形变淬火和650℃高温回火预处理，再经890℃加热淬火，450℃回火，断裂韧度及强度比传统工艺有大幅提高，模具的使用寿命也成倍提高。

9）齿轮轴模套经稀土和碳共渗强化处理，渗层0.90mm，硬度43～44HRC，平均使用寿命2703件，较常规工艺提高3.6倍。其他热锻模具使用寿命也分别提高1～3倍。

10）经稀土碳氮共渗处理的5CrMnMo钢3t气锤锻模、驱动齿轮锻模平均使用寿命提高0.6～1.6倍。

11）5CrMnMo钢柴油机连杆热锻模采用固体硼氮复合渗，获得单一Fe₂B相，再经900℃淬火，280～300℃等温获得下贝氏体组织，再经500℃回火获得马氏体和下贝氏体的复相组织。经硼氮复合渗处理后的连杆热锻模使用寿命比常规处理提高4～6倍。

12）五件碗温锻模经镀镍+渗硼+淬火+回火处理后，使用寿命比单渗硼模具的500件提高到2000件。

13）热锻模经固体氮碳共渗+低温、高温回火处理后，比常规工艺处理的模具使用寿命提高1～3倍。

14）1t模锻锤经碳氮硼三元共渗并淬火、回火处理，使用寿命由原来的3000～4000件提高到9420件。

15）热锻模经碳氮共渗淬火与低温氮碳共渗复合处理，与常规工艺相比使用寿命提高了5～6倍。

16）5CrMnMo钢齿轮坯模、压轮坯模进行硼铝共渗后，模具使用寿命提高了一倍以上。

17）5CrMnMo钢冷镦凹模在160t摩擦压力机上使用，采用870℃加热，在油中短时间冷却至170～180℃，随即放入回火炉中进行250℃×8h保温后空冷，凹模平均使用寿命为512件，比原正常淬火工艺提高了3～4倍。

18）5CrMnMo钢制作的六方冲、四方冲等多种冷镦模采用600℃×60min升温至900～930℃（保温时间按0.3～0.5min/mm）加热，预冷至780～800℃油淬至180～200℃；迅速取出在回火炉中经（200±10）℃×60min×2次回火，使用寿命提高一倍以上。

19）冷挤压冲头在将原工艺改为硝盐等温淬火后，强韧性好，使用寿命达2000～3000次，比原工艺提高10倍。

20）5CrMnMo钢冷镦模经复合渗及强韧化处理后，平均使用寿命达6万余件，与T8钢或Cr12钢相比，使用寿命提高2～12倍。