CrNiMo钢的应用及优势解析

5CrNiMo是低合金热作模具钢的代表性牌号，比5CrMnMo钢应用更早，至今仍具有较广泛应用。由于含Ni，可以较大幅度地提高钢的强度和韧性，该钢比5CrMnMo有更好的塑性、韧性和强度，尺寸效应不敏感。有一定的耐磨性，淬透性良好。5CrNiMo钢有白点敏感性，耐回火性也不太高。由于碳化物形成元素含量低，二次硬化效应微弱，热稳定性差，高温强度低。

1.性能与应用

（1）性能5CrNiMo钢具有高的韧性、淬透性，较高的耐磨性以及良好的高温强度。淬火、回火温度对硬度和冲击韧度的影响见表3-4和表3-5。5CrNiMo钢具有高的淬透性，尺寸为300mm×400mm×300mm的模坯，自820℃油淬和560℃回火后，断面各部分的硬度几乎一致，但其淬火变形不易控制。

从表3-4和表3-5可以看出，5CrNiMo钢的硬度随着淬火温度的升高而增加，但增幅不大；冲击韧度随着淬火温度的升高而下降，5CrNiMo钢的强度、硬度随着回火温度的升高而下降，塑性、冲击韧度随着回火温度的升高而增加。5CrNiMo钢在400℃以下工作可保持较高强度，在高于400℃工作时强度急剧下降，温度升至500℃时，抗拉强度只有室温时的一半。

表3-4 5CrNiMo钢淬火、回火温度对硬度（HRC）的影响

表3-5 5CrNiMo钢淬火、回火温度对冲击韧度的影响（单位：J/cm²）

（2）应用 该钢具有高韧性、高耐磨性和良好的高温强度，可用来制造各种形状复杂的中大型锻模，也可用于热切边模。主要用于中小型锻模，而且边长不大于300mm，工作温度低于500℃。(www.xing528.com)

2.淬火、回火

（1）淬火5CrNiMo钢淬火加热时应分段预热，预热温度为600～650℃。该钢的常规淬火温度为830～860℃。为减少淬火变形，淬火冷却方法有以下两种。

1）油冷。淬火加热后，先预冷至750～780℃（即延时淬火），再置于30～70℃的循环油中冷却，冷至150～200℃出油，并立即回火，不能冷到室温再回火，否则易开裂。在油中停留的时间视模具尺寸大小而定，小型模具15～20min，中型模具25～45min，大型模具45～70min，模具出油时，其表面油渍只冒青烟而不着火。

2）分级淬火。将模具置于160～180℃的硝盐中停留，停留时间与模具尺寸有关（按0.3～0.5min/mm计算），使其组织发生马氏体转变，然后再转入280～300℃的硝盐中等温2～3h；或将模具置于150℃的硝盐中停留，使其组织发生马氏体转变，然后再转入280～300℃的硝盐中等温2～3h。钢的淬火组织为马氏体+下贝氏体+少量残留奥氏体，回火后获得回火下贝氏体组织，这样可明显提高模具的寿命。分级淬火主要适合于小型模具。

为了提高热锻模使用寿命，可采用等温处理方法。即淬火加热后，将模具于160～180℃硝盐中分级停留，使发生部分马氏体转变，然后再转入280～300℃硝盐中等温停留2～3h或先将模具淬入150℃油中，再转入280～300℃硝盐中停留2～3h。此时，模具钢的组织由马氏体+下贝氏体+少量残余碳化物组成，回火后获得回火下贝氏体组织，模具寿命明显提高。

如某厂对5CrNiMo钢锻模采用150℃出油，再进入300℃硝盐中等温3h，使用寿命提高20%～50%。

（2）回火5CrNiMo钢中由于含有钼，因而对回火脆性并不敏感。5CrNiMo钢经淬火后，必须立即回火，以消除内应力、稳定组织和尺寸。回火保温的时间应大于2h。为了防止回火脆性的产生，每次回火后应采用油冷，然后在160～180℃再回火一次，以消除油冷产生的应力。回火温度与模具尺寸有关。小型模具为490～510℃（硬度为44～47HRC），中型模具为520～540℃（硬度为38～42HRC），大型模具为560～580℃（硬度为34～37HRC）。