新型热作模具钢5Cr4W4MoVNb的特性及应用

㈠化学成分(%):
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钢的生产工艺要点及特性：
⒈5Cr4W4MoVNb钢的冶炼﹑锻造和退火
5Cr4W4MoVNb钢采用电炉冶炼，冶炼工艺稳定，无特殊要求，冶金质量好，成材率高，锻造性能与3Cr2W8V钢大致相同，锻后的退火工艺为860℃3h炉冷至730℃5h炉冷至550℃出炉空冷。退火硬度为HB195-225。
⒉5Cr4W4MoVNb钢的淬火及回火稳定性
5Cr4W4MoVNb钢的淬火试样由退火后的锻材上截取，在盐炉中加热，油淬。
5Cr4W4MoVNb钢的淬火硬度随淬火温度升高而升高，同时晶粒度逐渐粗化，当淬火温度达1160℃后，硬度值的增量随淬火温度的增加而逐渐减小，晶粒却长大迅速，这说明，当淬火温度达1160℃后，钢中的合金元素已大部分溶于奥氏体中，淬火温度继续上升时，基体中合金含量的增加自然减慢，在宏观上，则表现为硬度的增加减慢，而晶粒在高温下的聚集长大却明显加快，因之，5Cr4W4MoVNb钢适宜的淬火温度在1160℃左右，淬态的组织是板条马氏体+孪晶马氏体和少许残余奥氏体组织。
回火试验在箱式炉中进行两次，每次保温1小时，油中冷却。5Cr4W4MoVNb钢经1120℃淬火后560℃回火时有二次硬化现象，经1160℃淬火后580℃回火时亦出现明显的二次硬化现象。另一方面该钢随淬火温度的升高，出现硬化峰值的回火温度向高温方向移动，而且在1120-1160℃的温度范围内该钢的抗回火软化能力都明显高于3Cr2W8V钢。
⒊5Cr4W4MoVNb钢高温回火抗力和热稳定性高的理论分析
①碳化物
5Cr4W4MoVNb钢中含有一定的Nb和较高的V,Nb﹑V在钢中形成的碳化物MC稳定性极高，细小而弥散。在回火过程中，自身不易聚集长大，并制约了Mo﹑W等与C形成的M2C型或其他形式碳化物的聚集长大。这是5Cr4W4MoVNb钢的抗回火性能和热稳定性能均高于3Cr2W8V钢的一个主要原因。
② 金相组织
将3Cr2W8V钢与5Cr4W4MoVNb钢经1140℃淬火580℃回火后再在700℃保温3.5小时，电镜观察表明，5Cr4W4MoVNb钢仍保持板条状马氏体形态，而3Cr2W8V钢的基体组织则是再结晶后的多边型铁素体组织。反复再结晶意味着相变强化消失。5Cr4W4MoVNb钢含有大量细小MC型碳化物和一定的钼，使再结晶在较高温度下才能进行，是5Cr4W4MoVNb钢能有较高高温强度和回火稳定性的另一个重要原因。
㈢5Cr4W4MoVNb钢的生产使用效果
将5Cr4W4MoVNb钢锻造成材热处理后制成拖拉机的半轴﹑差速齿模和扳手模具分别在有关厂家进行试用。5Cr4W4MoVNb合金钢制作的模具寿命较3Cr2W8V钢提高1倍以上，其失效形式均为正常磨损，尚无发现有“塌角”或由热疲劳引起的开裂现象。