优化高强度钢的材料：Cr3Mo2MnVNbB （HD）

随着少无切削新工艺的发展，对模具钢的性能及模具使用寿命提出了更高要求。如热挤压黑色金属及铜等有色金属合金的热作模具、铜合金压铸模，其工作温度可达700℃左右。铜合金液通常温度为880～960℃，导热性能好，因此模腔升温快，温度高，然后又很快降温，热疲劳裂纹、金属熔蚀、热变形、塌陷等是模具的主要失效形式。国内广泛采用的3Cr2W8V钢及铬系热模钢H13等来制造这种类型的模具，高钨钢热导率（导热系数）较低、合金元素偏析大、线胀系数大和热疲劳性能不良等缺点，其耐磨损及冷热疲劳抗力已不能满足要求，HD钢就是为适应700℃左右温度工作而研制的新型热作模具钢。

1.化学成分

见表3-19。

表3-19 化学成分

钢相变点为：Ac₁789℃、Ac₃910℃、Ms363℃。

2.性能及应用

（1）性能 表3-20为HD钢的高温力学性能。在降低钢中的铬、硅含量的同时加入硼，使碳化物不均匀性下降，并提高因减少铬和硅含量而降低的淬透性和高温强度。加微量铌产生难溶于奥氏体中的碳化物，同时钼的加入还可提高碳化物的稳定性，因此能细化晶粒，降低过热敏感性，提高热强性和热稳定性。所以，钢的耐热性能比较高。钢的锻造性能良好，淬透性优于3Cr2W8V钢，淬火马氏体大部分为板条马氏体，局部区域有孪晶马氏体，板条间有少量残留奥氏体有比较好的强韧性配合。

表3-20 HD钢的高温力学性能

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（2）应用 在铜、铝合金的压铸模上应用获得了比较满意的效果。在相同硬度条件下，HD钢比3Cr2W8V钢断裂韧度高50%，700℃高温短时抗拉强度高70%，冷热疲劳抗力和热磨损性能分别高出1倍和50%。HD钢应用在钢质药筒热挤压凸模、铜合金管材挤压底模和穿孔针，热挤压轴承环凸模与凹模、汽门挤压底模等模具，使用寿命均比3Cr2W8V钢高。

3.常规处理方法

（1）锻造 锻造加热温度为1100～1150℃，始锻温度为1050～1100℃，终锻温度≥850℃。

（2）热处理

1）退火：①等温退火工艺为：840～860℃加热，保温2～4h，炉冷到680℃左右等温4～6h。退火后硬度为170～181 HBW。球化组织为点状珠光体。②加热温度850℃，保温4h，炉冷到550℃以下出炉空冷。

2）淬火、回火。淬火加热温度为1050～1100℃，淬火硬度可达58～59HRC。含硼钢材的奥氏体晶粒容易长大，因此淬火加热温度宜取下限温度为好，表3-21为HD钢和3Cr2W8V钢在不同温度回火时的硬度值。

表3-21 不同温度回火时的硬度值（HRC）