4Cr3Mo3W4VNb-熱作模具鋼4Cr3Mo3W4VNb鋼的特性及應(yīng)用
熱作模具鋼4Cr3Mo3W4VNb是上海某材料研究所在4Cr3Mo3SiV鋼的基礎(chǔ)上加入W、Nb、Ti元素，并增加V元素成分和降低Si元素成分而研制成的。
⒈4Cr3Mo3W4VNb鋼的特性
⑴4Cr3Mo3W4VNb鋼中加入Cr、Si、Mn元素主要是提高鋼的淬透性。
⑵4Cr3Mo3W4VNb鋼淬火加熱時(shí)Cr、Si、Mn元素固溶于奧氏體中，提高鋼的淬透性，淬火后固溶于馬氏體與殘余奧氏體中，固溶強(qiáng)化馬氏體與殘余奧氏體，并提高馬氏體與殘余奧氏體的回火穩(wěn)定性。
⑶4Cr3Mo3W4VNb鋼高溫回火時(shí)，Cr、Mn、Fe三元素與C形成復(fù)合碳化物并從馬氏體和殘余奧氏體中析出，聚集后再轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的復(fù)合碳化物。
⑷Mo、W、V、Nb、Ti元素在4Cr3Mo3W4VNb鋼中主要形成碳化物，作為鋼中的強(qiáng)化相。所起的作用有：細(xì)化晶粒，改善鋼的韌性與耐熱疲勞性能，提高鋼的強(qiáng)度、硬度與耐磨性，提高鋼的回火穩(wěn)定性。
⑸Mo、W元素形成的是中強(qiáng)碳化物，淬火加熱時(shí)Mo、W元素隨其碳化物幾乎全部地固溶于奧氏體，并提高馬氏體與殘余奧氏體的回火穩(wěn)定性。高溫回火時(shí)，Mo、W元素以各種碳化物的形式從馬氏體和殘余奧氏體中析出并聚集。
⑹V、Nb、Ti元素形成的是強(qiáng)碳化物，淬火加熱時(shí)V、Nb、Ti元素隨其碳化物部分地固溶于奧氏體中，提高鋼的淬透性。淬火后固溶強(qiáng)化馬氏體與殘余奧氏體，并提高馬氏體與殘余奧氏體的回火穩(wěn)定性。高溫回火時(shí)，V、Nb、Ti元素以各種碳化物的形式從馬氏體和殘余奧氏體中析出并聚集。
⑺Mo、W、V、Nb、Ti元素有碳化物的析出將增加4Cr3Mo3W4VNb鋼的硬度，產(chǎn)生二次硬化現(xiàn)象，但會(huì)削弱基體組織的硬度，總體上將保持鋼具有一定的高硬度。淬火加熱時(shí)那些未固溶的Mo、W、V、Nb、Ti元素的碳化物將保持細(xì)小顆粒狀態(tài)，均勻分布于奧氏體中，阻止奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，起到細(xì)化晶粒作用，保證鋼具有較高的韌性。淬火后又均勻分布于由馬氏體與殘余奧氏全組成的基體上，高溫回火時(shí)均勻分布于鐵素體基體上。
⑻Mo、W、V、Nb、Ti元素的未溶碳化物和析出的碳化物與韌性特好的鐵素體基體合作，共同作用形成鋼的熱強(qiáng)性、熱穩(wěn)定性與耐熱疲勞性能以及熱硬性等。
⑼4Cr3Mo3W4VNb鋼鋼中中入大量的Cr元素，會(huì)改善鋼的抗氧化性和耐蝕性。
⑽4Cr3Mo3W4VNb鋼中加入Mo可消除鋼的回火脆性。
⒉4Cr3Mo3W4VNb鋼主要化學(xué)成分
0.37%~0.47%C、2.50%~3.50%Cr、2.00%~3.00%Mo、≤0.50%Si、3.50%~4.50%W、1.00%~1.40%V、0.10%~0.20%Nb、0.10%~0.20%Ti、≤0.50%Mn、≤0.030%P、≤0.030%S。
⒊4Cr3Mo3W4VNb鋼的熱處理工藝
4Cr3Mo3W4VNb鋼相變點(diǎn)為：AC1821℃、Ac3880℃、Ar1752℃、Ar3850℃。
4Cr3Mo3W4VNb鋼始鍛溫度1080~1130℃，終鍛溫度≥900℃，鍛造后坑中冷卻或砂中冷卻并及時(shí)退火。
4Cr3Mo3W4VNb鋼常見(jiàn)的熱處理工藝
熱處理工藝 工藝參數(shù) 硬度要求 工藝特點(diǎn)
不完全等溫退火 加熱840~860℃，保溫5h，710~730℃等溫3h，爐冷至500℃以下出爐空冷 217~248HBS Ac1821℃，Ac3880℃。加熱溫度在A(yíng)c1~Ac3線(xiàn)之間，在A(yíng)r1752℃線(xiàn)以下等溫，以獲得粒狀珠光體+碳化物組織
淬火 加熱1160~1200℃，保溫，油冷 55~61HRC 加熱時(shí)Cr、Si、Mn、Mo、W元素及少量V、Nb元素溶入奧氏體中，提高淬透性，改善回火穩(wěn)定性。未溶V、Nb元素的碳化物細(xì)化晶粒，改善強(qiáng)韌性與耐磨性
回火 第1次， 加熱630℃，保溫2h，空冷
第2次， 加熱600℃，保溫2h，空冷 50~54HRC 較高溫度回火，合金滲碳體及W、Mo、V、Nb元素的碳化物析出并聚集，出現(xiàn)二次硬化
⒋4Cr3Mo3W4VNb鋼的應(yīng)用
4Cr3Mo3W4VNb鋼主要用于制造熱鍛壓模，如熱鐓模、熱沖模、熱擠壓模等。與3Cr2W8V鋼相比，其使用壽命有較大的提高。工作時(shí)自身溫度不宜超過(guò)700℃。
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