新型熱作模具鋼5Cr4W4MoVNb的特性及應(yīng)用
㈠化學(xué)成分(%):
C0.40~0.50;Si≤0.60;Mn0.40~0.80;Cr3.50~4.50;Mo0.80~1.20;V0.50~1.00;W3.50~4.50;Nb0.10~0.20;P≤0.030;S≤0.030.
㈡5Cr4W4MoVNb鋼的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)及特性：
⒈5Cr4W4MoVNb鋼的冶煉﹑鍛造和退火
5Cr4W4MoVNb鋼采用電爐冶煉，冶煉工藝穩(wěn)定，無特殊要求，冶金質(zhì)量好，成材率高，鍛造性能與3Cr2W8V鋼大致相同，鍛后的退火工藝為860℃3h爐冷至730℃5h爐冷至550℃出爐空冷。退火硬度為HB195-225。
⒉5Cr4W4MoVNb鋼的淬火及回火穩(wěn)定性
5Cr4W4MoVNb鋼的淬火試樣由退火后的鍛材上截取，在鹽爐中加熱，油淬。
5Cr4W4MoVNb鋼的淬火硬度隨淬火溫度升高而升高，同時(shí)晶粒度逐漸粗化，當(dāng)淬火溫度達(dá)1160℃后，硬度值的增量隨淬火溫度的增加而逐漸減小，晶粒卻長大迅速，這說明，當(dāng)淬火溫度達(dá)1160℃后，鋼中的合金元素已大部分溶于奧氏體中，淬火溫度繼續(xù)上升時(shí)，基體中合金含量的增加自然減慢，在宏觀上，則表現(xiàn)為硬度的增加減慢，而晶粒在高溫下的聚集長大卻明顯加快，因之，5Cr4W4MoVNb鋼適宜的淬火溫度在1160℃左右，淬態(tài)的組織是板條馬氏體+孿晶馬氏體和少許殘余奧氏體組織。
回火試驗(yàn)在箱式爐中進(jìn)行兩次，每次保溫1小時(shí)，油中冷卻。5Cr4W4MoVNb鋼經(jīng)1120℃淬火后560℃回火時(shí)有二次硬化現(xiàn)象，經(jīng)1160℃淬火后580℃回火時(shí)亦出現(xiàn)明顯的二次硬化現(xiàn)象。另一方面該鋼隨淬火溫度的升高，出現(xiàn)硬化峰值的回火溫度向高溫方向移動，而且在1120-1160℃的溫度范圍內(nèi)該鋼的抗回火軟化能力都明顯高于3Cr2W8V鋼。
⒊5Cr4W4MoVNb鋼高溫回火抗力和熱穩(wěn)定性高的理論分析
①碳化物
5Cr4W4MoVNb鋼中含有一定的Nb和較高的V,Nb﹑V在鋼中形成的碳化物MC穩(wěn)定性極高，細(xì)小而彌散。在回火過程中，自身不易聚集長大，并制約了Mo﹑W等與C形成的M2C型或其他形式碳化物的聚集長大。這是5Cr4W4MoVNb鋼的抗回火性能和熱穩(wěn)定性能均高于3Cr2W8V鋼的一個主要原因。
② 金相組織
將3Cr2W8V鋼與5Cr4W4MoVNb鋼經(jīng)1140℃淬火580℃回火后再在700℃保溫3.5小時(shí)，電鏡觀察表明，5Cr4W4MoVNb鋼仍保持板條狀馬氏體形態(tài)，而3Cr2W8V鋼的基體組織則是再結(jié)晶后的多邊型鐵素體組織。反復(fù)再結(jié)晶意味著相變強(qiáng)化消失。5Cr4W4MoVNb鋼含有大量細(xì)小MC型碳化物和一定的鉬，使再結(jié)晶在較高溫度下才能進(jìn)行，是5Cr4W4MoVNb鋼能有較高高溫強(qiáng)度和回火穩(wěn)定性的另一個重要原因。
㈢5Cr4W4MoVNb鋼的生產(chǎn)使用效果
將5Cr4W4MoVNb鋼鍛造成材熱處理后制成拖拉機(jī)的半軸﹑差速齒模和扳手模具分別在有關(guān)廠家進(jìn)行試用。5Cr4W4MoVNb合金鋼制作的模具壽命較3Cr2W8V鋼提高1倍以上，其失效形式均為正常磨損，尚無發(fā)現(xiàn)有“塌角”或由熱疲勞引起的開裂現(xiàn)象。
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