HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼是一種高耐熱熱作模具鋼。HD鋼是在瑞典烏德霍姆Uddeholm工具鋼UHB QRO80鋼的基礎(chǔ)上研制而成的新型熱作模具鋼，HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的使用壽命比3Cr2W8V鋼有顯著提高。
HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的化學(xué)成分：見表1.
表1 HD鋼化學(xué)成分（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，%）
|
C |
Si |
Mn |
Cr |
Mo |
Ni |
V |
Nb |
P |
S |
|
0.35~0.45 |
≤0.35 |
≤0.40 |
2.50~3.00 |
1.80~2.20 |
0.80~1.20 |
1.00~1.40 |
0.10~0.25 |
≤0.030 |
≤0.030 |
HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的特性及應(yīng)用：
HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼是為了適應(yīng)700℃左右工作溫度而研制的新型熱作模具鋼。HD鋼是在4Cr3Mo3V鋼的基礎(chǔ)上，通過降低Mo、V含量，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%Ni和0.15%Nb，提高了鋼的室溫和高溫韌性及熱穩(wěn)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(qiáng)度高70%、冷熱疲勞抗力和熱磨損性能分別高出1倍和50%。HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼用于黑色及有色金屬熱擠壓模，使用壽命比3Cr2W8V鋼有顯著提高。
HD2(4Cr3Mo3NiVNbB)鋼是HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的改進(jìn)型，在保持HD鋼高強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高了韌性，適用于加工銅管熱擠壓模的穿孔針。
HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的臨界點(diǎn)：
Ac1≈770℃，Ms≈320℃.
HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的熱加工：
HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的鍛造工藝規(guī)范見表2.
表2 HD鋼鍛造工藝規(guī)范
|
加熱溫度/℃ |
始鍛溫度/℃ |
終鍛溫度/℃ |
冷卻方式 |
|
1100~1150 |
1000~1050 |
≥850 |
緩冷 |
HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的熱處理工藝：
⒈預(yù)備熱處理（退火）：
加熱溫度為840~860℃，保溫4h，爐冷到550℃以下出爐空冷。
⒉淬火及回火
淬火溫度為1130℃，油冷，硬度為53.5HRC?；鼗饻囟葹?50~700℃，硬度40~47HRC。表3為淬火溫度與硬度、晶粒度的關(guān)系。HD鋼與3Cr2W8V鋼在不同溫度回火時的硬度值對比見表4。
表3 HD淬火溫度與硬度、晶粒度的關(guān)系
|
淬火溫度/℃ |
1050 |
1100 |
1130 |
1160 |
1180 |
1200 |
|
硬度/HRC |
50.5 |
53.5 |
53.5 |
56.0 |
56.0 |
56.5 |
|
晶粒度/級 |
- |
11 |
10 |
8~9 |
7~8 |
7~8 |
表4 HD鋼與3Cr2W8V鋼在不同溫度回火時的硬度值對比
|
回火溫度/℃ |
300 |
400 |
500 |
530 |
560 |
590 |
620 |
650 |
700 |
|
HD鋼 |
52.5 |
52.0 |
52.5 |
53.5 |
54.0 |
53.8 |
51.2 |
47.0 |
41.0 |
|
3Cr2W8V |
51.0 |
51.0 |
51.4 |
52.3 |
51.5 |
51.8 |
50.0 |
46.0 |
34.0 |
注：淬火溫度1130℃。
HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的力學(xué)性能：
HD鋼與3Cr2W8V鋼的室溫力學(xué)性能對比見表5；
HD鋼與3Cr2W8V鋼的高溫力學(xué)性能對比見表6。
表5 HD鋼與3Cr2W8V鋼的室溫力學(xué)性能對比
|
熱處理工藝 |
σ0.2/MPa |
ψ（%） |
αK/J•cm-2 |
|||
|
HD |
3Cr2W8V |
HD |
3Cr2W8V |
HD |
3Cr2W8V |
|
|
1130℃淬火，650℃回火。 |
1633 |
1463 |
32.4 |
41.8 |
38.8 |
- |
|
1130℃淬火，700℃回火。 |
1165 |
952 |
45.7 |
41.9 |
48.8 |
- |
表6 HD鋼與3Cr2W8V鋼的高溫力學(xué)性能對比
|
試驗(yàn)溫度 |
σ0.2/MPa |
ψ（%） |
αK/J•cm-2 |
|||
|
HD |
3Cr2W8V |
HD |
3Cr2W8V |
HD |
3Cr2W8V |
|
|
650℃ |
1633 |
1463 |
32.4 |
41.8 |
38.8 |
- |
|
700℃ |
1165 |
952 |
45.7 |
41.9 |
48.8 |
- |
注：αK值中分母為硬度值（HRC）
HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的實(shí)際應(yīng)用：
在相同的硬度條件下，HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼比3Cr2W8V鋼的斷裂韌度高50%，700℃高溫短時抗拉強(qiáng)度高70%，冷疲勞抗力和熱磨損性能分別高出1倍和50%。HD鋼應(yīng)用于鋼質(zhì)藥管熱擠壓凸模、銅合金管材擠壓底磨和穿孔針，熱擠壓軸承環(huán)凸模和凹模、氣門擠壓底磨等模具，實(shí)用壽命比3Cr2W8V鋼提高，HD(4Cr3Mo2NiVNb)鋼的實(shí)際應(yīng)用效果見表7.
表7 HD鋼應(yīng)用效果（與3Cr2W8V鋼的壽命對比）
|
模具名稱 |
產(chǎn)品材料 |
HD鋼壽命/支 |
3Cr2W8V壽命/支 |
|
銅管擠壓底模 |
70-1錫黃銅 |
420 |
150左右 |
|
銅管擠壓底模 |
10-1-1鐵白銅 |
59 |
25左右 |
|
熱擠壓凸模 |
低碳鋼 |
420 |
150左右 |
|
穿孔針 |
70-1錫黃銅 |
240 |
120 |
|
擠壓底模 |
4Cr9Si2 |
2500 |
150左右 |
|
218軸承凸模 |
GCr15 |
10000 |
- |
|
218軸承凹模 |
GCr15 |
11000還可用 |
- |
上海隆繼集團(tuán)有限公司銷售的同系列進(jìn)口高品質(zhì)熱作模具鋼鋼種牌號：日本大同高壽命熱作模具鋼DH31-S、DH31-EX、基體高速鋼DRM1、DRM2、DRM3等；瑞典烏德霍姆Uddeholm高韌性高耐熱熱作模具鋼DIEVAR、HOTVAR、QRO90 SUPREME等。