5.4 4CrMnSiMoV、5SiMnMoV、5CrMnSiMoV钢

5.4.1 4CrMnSiMoV钢

1.性能特点

4CrMnSiMoV钢是高韧性热作模具钢，是原冶金部标准中推荐使用的无镍锤锻模钢5CrMnSiMoV的改进型。原钢种的合金元素种类及含量均未变动，只是碳含量降低0.1%（质量分数），其目的是在保持原有强度的水平上提高的韧性。该钢具有较高的强度、耐磨性、良好的冲击韧度、淬透性，并有较高的耐回火性以及好的高温强度和耐疲劳性能。其高温性能、耐回火性、热疲劳性能均比5CrMnMo、5CrNiMo钢好，可以用来代替5CrNiMo钢。4CrMnSiMoV钢的冷、热加工性好，适于制造各种类型的锤锻模和压力机锻模。

2.化学成分及临界点（见表5-43）

表5-43 4CrMnSiMoV钢的化学成分、临界点及对应牌号

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3.热处理工艺（见表5-44）

表5-44 4CrMnSiMoV钢热处理工艺

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4.力学性能

室温冲击韧度与回火温度的关系见图5-34，断裂韧度与回火温度的关系见图5-35，室温力学性能与回火温度的关系见图5-36，高温力学性能见图5-37，钢的调质硬度与塑性的关系见图5-38，高温冲击韧度见图5-39。

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图5-34 室温冲击韧度与回火温度关系

注：保温2h。

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图5-35 断裂韧度与回火温度的关系

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图5-36 室温力学性能与回火温度的关系

注：保温2h。

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图5-37 钢的高温力学性能

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图5-38 调质硬度与塑性的关系

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图5-39 钢的高温冲击韧度

5.连续冷却转变图

4CrMnSiMoV钢奥氏体连续冷却转变图见图5-40。

6.应用

（1）4CrMnSiMoV钢制齿轮锻模盐浴淬火 汽车传动轴齿轮，材料为20CrMnTi。锻模盐浴热处理工艺为：500～550℃空气炉预热，870～880℃盐浴炉加热，淬入40～80℃油中，油冷至160～200℃出油空冷。560～590℃×2h×2次回火，硬度为44～47HRC。第二次回火冷至室温清洗干净，补充200℃×3～4h去应力。

（2）4CrMnSiMoV钢制连杆热锻模等温淬火500℃预热，870℃加热油淬，油冷至200℃左右出油空冷，580℃×3h回火，硬度为44～46HRC。

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图5-40 4CrMnSiMoV钢奥氏体连续冷却转变图

注：奥氏体化温度为930℃，保温15min，晶粒度为8～9级。

5.4.2 5SiMnMoV钢

1.性能特点

5SiMnMoV是一种传统的锤锻模用钢，钢中的Si提高了热疲劳性能、耐回火性，加入的Mn提高了淬透性，加入少量的V，可以改善钢的韧性和塑性。该钢适宜制造承受载荷不大的模具和中小型锻模（边长<400mm）。

2.化学成分及临界点（见表5-45）

表5-45 5SiMnMoV钢的化学成分及临界点

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3.热处理工艺（见表5-46）

表5-46 5SiMnMoV钢热处理工艺

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4.力学性能

5SiMnMoV钢860℃淬火，回火温度和力学性能的关系见表5-47。

表5-47 5SiMnMoV钢回火温度与力学性能的关系

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5.应用

（1）5SiMnMoV钢制锤锻模箱式电炉加热淬火 外形尺寸为250mm×250mm×250mm的锤锻模在箱式电炉加热淬火的热处理工艺为：

1）预热：在箱式电炉中加热，装箱保护，600℃×2h。

2）加热：加热温度为850～870℃，保温时间按1min/mm计算。

3）冷却：油冷至160～200℃出油空冷，淬火后硬度为56～57HRC。

4）回火：出油后模具冷到120℃左右立即入炉回火，回火设备为带有风扇的井式炉，500～520℃×3h×2次，回火后油冷，回火后硬度为39～44HRC。

（2）5SiMnMoV钢制铆钉模盐浴淬火 铆钉模具为风动工具的重要装备，工作中主要承受冲击压缩载荷。原用T8等钢制造，硬度为53～57HRC，寿命只有5000件左右；选用5SiMnMoV钢盐浴淬火，模具寿命达到2万件。具体工艺简介如下：

1）预热：500℃×1min/mm空气炉中预热。

2）加热：860℃×0.5min/mm盐浴炉中加热。

3）冷却：油冷至200℃左右，入硝盐280℃×2h等温。

4）回火：硝盐回火，240℃×2h×2次。

经上述工艺处理后，硬度为54～56HRC。

5.4.3 5CrMnSiMoV钢

1.性能特点

5CrMnSiMoV钢是无镍锤锻模钢，主要应用于各种类型的锤锻模和压力机模。此钢中含有一定量的Mo、V，因而有良好的高温性能、耐回火性以及高的耐疲劳性能；虽然冲击韧度稍逊色于5CrNiMo钢，但由于强度高、耐热性好，模具的使用寿命普遍较5CrNiMo钢高，故可代替5CrNiMo钢制模。

2.化学成分（见表5-48）

表5-48 5CrMnSiMoV钢的化学成分

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3.热处理工艺（见表5-49）

表5-49 5CrMnSiMoV钢热处理工艺

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4.力学性能

5CrMnSiMoV钢880℃油淬，不同温度回火后的力学性能见图5-41；高温硬度与高温拉伸性能关系见图5-42，高温冲击韧度见图5-43。

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图5-41 不同温度回火后的力学性能

注：880℃加热，油淬。

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图5-42 高温硬度与高温拉伸性能的关系火

注：550℃回火。

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图5-43 高温冲击韧度

注：550℃回火。

5.淬透性曲线（见图5-44）

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图5-44 淬透性曲线

注：奥氏体化温度为880℃。

6.应用

该钢主要用于精锻模具，用该钢制造的锻模比4Cr5MoSiV钢锻模及进口的3Cr3Mo3Co3V钢模具寿命分别提高5倍和1倍以上。

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