4CrMoSiV热作模具钢具有良好的热稳定性、热强性和抗疲劳性能

4CrMoSiV

4CrMoSiV热作模具钢，4CrMoSiV具有良好的热稳定性、热强性和抗疲劳性能，广泛应用于铝合金、镁合金等压铸模，钢的高温锻造、挤压模具和塑料模等．热作模具的工作环境往往较为恶劣，存在模具寿命较短的问题。
化学成分
碳（C）：含量一般在 0.35% - 0.45%。碳是决定钢硬度和强度的关键元素之一，此含量范围能使钢在淬火后获得较高的硬度和强度，同时保证一定的韧性，以承受模具在工作时的冲击载荷。
硅（Si）：含量为 0.80% - 1.20%。硅能提高钢的强度和硬度，增强钢的抗氧化性和抗脱碳能力，有助于钢在高温环境下保持性能稳定，减少氧化和脱碳对模具表面质量的影响。
锰（Mn）：含量通常≤0.40%。锰可提高钢的淬透性，使钢在淬火时能够更均匀地硬化，改善钢的热加工性能，但过高的锰含量可能会降低钢的韧性。
铬（Cr）：含量在 1.10% - 1.50%。铬能提高钢的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，增加钢的淬透性，使模具在使用过程中能更好地抵抗磨损和腐蚀，延长模具的使用寿命。
钼（Mo）：含量为 0.40% - 0.60%。钼能细化晶粒，提高钢的热强性、回火稳定性和韧性。在高温下，钼能有效保持钢的硬度和强度，防止模具在热加工过程中发生变形。
钒（V）：含量为 0.15% - 0.30%。钒能形成细小弥散的碳化物，提高钢的硬度、耐磨性和热硬性，同时细化晶粒，改善钢的韧性和塑性，使模具在承受冲击和摩擦时性能更优。
磷（P）、硫（S）：作为杂质元素，要求磷含量≤0.030%，硫含量≤0.030%。过高的磷、硫含量会降低钢的韧性、塑性和抗疲劳性能，影响模具的质量和使用寿命。
物理性能
密度：约为 7.85g/cm3，与大多数合金钢的密度相近。
热膨胀系数：在不同温度区间有所变化，在室温到 600℃范围内，热膨胀系数约为 (11 - 12)×10??/℃。这种适中的热膨胀系数使得模具在温度变化时尺寸变化相对较小，保证了模具的精度和稳定性。
热导率：具有一定的热传导能力，在室温下热导率约为 25 - 30W/(m?K)。良好的热导率有助于模具在热加工过程中快速散热，避免局部过热导致模具性能下降，延长模具的使用寿命。
力学性能
硬度：退火态硬度一般为 180 - 229HB；经过淬火和回火处理后，硬度可以达到 HRC 45 - 52，具体硬度值可根据热处理工艺进行调整，以满足不同模具的使用要求。
强度：具有较高的抗拉强度和屈服强度，抗拉强度一般在 1100 - 1400MPa 之间，屈服强度约为 900 - 1200MPa，能够承受较大的压力和冲击力，保证模具在工作过程中不发生塑性变形。
韧性：冲击韧性较好，室温下冲击功一般在 30 - 50J/cm2 之间，使模具在受到冲击载荷时不易发生开裂和断裂，提高了模具的可靠性和使用寿命。
主要特性
良好的热强性和热稳定性：在高温下能保持较高的强度和硬度，不易发生变形和软化，适合在高温环境下工作的模具，如热挤压模具、热锻模具等。
较高的韧性和抗疲劳性能：能够承受反复的冲击和载荷，减少疲劳裂纹的产生，延长模具的使用寿命，适用于承受冲击载荷较大的模具。
较好的耐磨性：合金元素形成的碳化物弥散分布在基体中，提高了钢的耐磨性，使模具在与工件的摩擦过程中能有效抵抗磨损，保证模具的尺寸精度和表面质量。
一定的淬透性：能够在一定尺寸的模具中获得均匀的组织和性能，保证模具整体的质量和性能稳定性，但淬透性相对一些高合金热作模具钢稍低。
热处理工艺
锻造：加热温度为 1050 - 1100℃，始锻温度为 1000 - 1050℃，终锻温度不低于 850℃，锻造后缓冷。锻造过程可以改善钢的组织结构，提高钢的性能。
退火：加热至 850 - 870℃，保温 2 - 4h，以≤30℃/h 的速度冷却至 600℃以下出炉空冷，退火后硬度≤229HB。退火的目的是降低钢的硬度，改善切削加工性能，消除内应力。
淬火：预热温度为 750 - 800℃，淬火温度为 980 - 1020℃，油冷或分级淬火。淬火能使钢获得马氏体组织，提高钢的硬度和强度。
回火：回火温度通常在 550 - 650℃，回火次数一般为 2 - 3 次。回火的目的是消除淬火应力，提高钢的韧性和尺寸稳定性，调整硬度以满足模具的使用要求。
应用领域
热挤压模具：适用于金属热挤压工艺，如挤压铜管、铝管、钢材等。在热挤压过程中，模具需要承受高温和巨大的压力，4CrMoSiV 钢的热强性、韧性和耐磨性能够保证模具的正常工作，延长模具的使用寿命。
热锻模具：用于制造锻造汽车零部件、航空航天零部件、机械零件等的热锻模具。在热锻过程中，模具需要承受高温和冲击载荷，该钢的性能能够满足热锻模具的使用要求，保证模具的精度和可靠性。
其他热作模具：还可用于制造一些小型的热作模具，如热镦模具、热冲模具等，在这些应用中，它能提供较好的性能和较长的使用寿命。

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