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常用模具材料牌号对照表类别中国钢号通用钢号钢材特性塑胶模具钢3Cｒ2Mo P２0(美国）618（瑞典）预硬塑胶模具钢３Cr2NiMo718（瑞典）P20+Ｎi(美国) 超预硬塑胶模具钢４Ｃr13Ｓ136（瑞典)抗腐蚀塑胶模具钢1CrNi3 ＮAK80（日本)镜面塑胶模具钢3Cr１７Mo M30０（奥地利）耐腐蚀塑胶模具钢五金模具钢ＣrWMn ＳＫS3（日本)不变形油钢Cr１2Cr12MoＶＳKD１1（日本) D３（美国) 耐磨韧性铬钢Cr1２Ｍo1V1 Ｄ2(美国)热作模具钢4Cr5MoSiV1SKD61（日本）通用热作模具钢H13（美国)840７(瑞典）冷作模具钢ﻫCrWMn/ＳKＳ31／1０5Ｗ／Cr6高硬度，中等淬透性，价格低廉。
20７—25５820-840 下料模、冲头、成型模、搓丝板顶出杆及小型塑料压模等。
ﻫ9Ｍn２V/Ｏ2/DF—2 具有良好冲载能力,热处理变形小。
≤229７80-８０0 厚度小于６mm以下得小型冲压模具及切纸机、刀具等。
9CrＷＭn／O１/SKS3／DF—3/100Mｎ/CrW4 淬火变形小，具有良好得刃口保持能力，热处理变形小。
197－241 82０—84０薄片冲压模、手饰压花模等。
９SiCr/X１00Cr／ＭoV51具有高硬度良好得韧性与较好得抗回火稳定性。
１97—２４１８６0-88０下料模、冲头、搓丝板、压印模、顶出杆等ﻫCr5Mｏ１Ｖ/A２／SKＤ12/X Ｗ—１０/210／Cｒ１2空冷淬硬性铬钢，韧性极佳，高耐磨损性与抗腐蚀能力。
≤２55９50-１000拉伸模、压花模、下料模、冲压模、及耐磨塑料模等.Cr12/Ｄ3/SKD1/X1６5Ｃr／ＭoV12高碳铬钢，具有高耐磨性与抗腐蚀能力。
217—269 95０－9８0 应用于小动载条件下要求高耐磨形状简单得拉伸模及冲载模。
ﻫＣr12ＭoV/Ｘ1５5Cr/VMo121具有良好得淬透性，高耐磨性，韧性高。
207—255 1000—１02０下料模、冲头、滚丝轮、剪刀片、冷镦模、陶土模及热固塑料成型模等.Cr12Mo1Ｖ1/D2/ＳKD1１／W－42具有良好得淬透性，高韧性，高耐磨损性,强韧性极佳，并具有良好得抗回火稳定性,热处理变形小. ≤255 １0０0—10２0重型落料模、冷挤压模、深拉伸模、滚丝模、剪刀片、冷镦模、陶土模等。
热作模具钢2、有较高的韧性和耐冷热疲劳性能。
3、在中温条件下具有很好的韧性、热疲劳性能和一定的耐磨性。
4、空淬热处理变形小，空淬时产生的氧化皮倾向小，而且可以抵抗熔融铝的冲蚀作用。
用途：1、适用于制造铝合金型材的热挤压模与芯棒。
2、模锻锤的锻模、锻造压力机模具、精锻机用模具锤块。
3、模腔升温低于600℃的铝、铜及其合金压铸模。
2、钢材断面在80mm以下时可以淬透。
3、钢的相变温度较高，抵抗冷热交变的耐热疲劳性良好。
4、韧性和塑性较差。
用途：1、可用于制造高温下高应力但不受冲击负荷的凹凸模。
2、可用于制造承受较大压应力、弯应力、拉应力的模具。
3、可用于制造高温下受力的热金属切刀用途：用于制造形状简单，厚度小于250毫米的小型锤锻模，各种热挤压模。
冷作模具钢特点：应用广泛的冷作模具钢，属高碳高铬类型的莱氏体钢；具有较好的淬透性和良好的耐磨性，淬火变形小；冲击韧性较差，易脆裂，容易形成不均匀的共晶碳化物。
用途：多用于制造耐磨性能高，受冲击负荷较小的冷作模、冲头、冷切剪刀、钻套、量规、拉丝模、压印模、拉丝板、拉延模以及螺纹滚模等模具。
加工材料不硬的刀具，高耐磨、长寿命的塑料模具。
的淬透性、强度和韧性，使钢的综合性能更好。
用途：用于制造要求高耐磨性的大型复杂冷作模具，如冷切剪刀、切边模、拉丝模、搓丝板、螺纹滚模、滚边模和要求高耐磨的冷冲模和冲头等。
用途：适用于精密冲剪冲压模，难加工的冷锻、深抽和挫牙用模及高速冲剪冲头，不锈钢板冲头。
塑料模具钢2、具有良好的镜面加工性能，模具表面粗糙度好。
3、在加工模具前已经预硬化处理，可直接使用，既保证模具的使用性能，又避免热处理引起模具的变形。
用途：适于制造大中型的和精密的塑料模具以及低熔点锡，锌，铅合金用的压铸模等。
.由于有Ni的作用,该钢较P20有更高的淬透性,强韧性和抗蚀性,可以使大截面尺寸的钢材在调质后具有较均匀的硬度分布,有很好的抛光性能和很低的表面粗糙度值.该钢制造模具时,一般先进行调制热处理,硬度为29~35HRC(即预硬化),然后加工成模具可直接使用,这既保证了大型和特大型模具的使用性能,又避免了热处理引起模具的变形.用途：要用在大型塑胶模具,模架上.如汽车保险杠,电视机外壳模具等. 适合要求高光整度的模具如生产硬胶(PS)及超不淬胶(ABS)等.制模，耐腐蚀性能良好；镜面抛光效果优异用途：适于制作超镜面塑胶精密模具耐腐蚀高硬度塑胶模具等。
冷作模具钢1.美国牌号D2，德国牌号1.2379，瑞典牌号XW-41，日本牌号SKD11，中国牌号Cr12Mo1V1。
其钢材特性：高强度韧性耐磨高铬钢。
钢材用途：重承载的冲压模具，槎丝模，冷挤压工具。
2.日本牌号SKD11，中国牌号Cr12MoV。
其钢材特性：高强度耐磨高铬钢。
钢材用途：高耐磨冲模及冲头，深拉模，冷挤模，陶瓷制品模。
3.美国牌号D3，德国牌号1.2080，瑞典牌号XW-5，日本牌号SKD1，中国牌号Cr12。
其钢材特性：高强度高铬钢。
钢材用途：冷冲模及冲头，拉伸模，冷挤模。
4.美国牌号O1，德国牌号1.2510，瑞典牌号DF-2，日本牌号SKS3，中国牌号CrWMn。
其钢材特性：高淬透性冷模钢。
钢材用途：铂金钐模，样板，五金箔片冲压模，丝公，丝板测规模。
热作模具钢： 1. 美国牌号H13，德国牌号1.2344，瑞典牌号8407，日本牌号SKD61，中国牌号4Cr5MoSiV1。
其钢材特性：耐热压铸模钢。
用途：镁，锌，合金挤压及压铸模，锤锻，塑胶模。
2.美国牌号H13（ESR），德国牌号1.2344，瑞典牌号8407，日本牌号SKD61，中国牌号4Cr5MoSiV1(电渣）。
其钢材特性：高纯度耐热压铸造模钢。
用途：热挤压模，各种锻模，电子塑胶模具。
3. 美国牌号H21，日本牌号SKD5，中国牌号3Cr2W8V。
其钢材特性：耐高温压铸模。
用途：镁，锌，铝，合金挤压模。
4. 美国牌号6G，日本牌号SKT5，中国牌号5CrMnMo。
其钢材特性：耐热耐磨锻模钢。
用途：各种中小型热锻模热挤压模。
5. 美国牌号L6，德国牌号1.2713，日本牌号SKT4，中国牌号5Cr5NiMo。
其钢材特性：耐热耐磨锻模钢。
用途：比5CrMnMo韧性更佳之大型锻模。
塑胶模具钢： 1.美国牌号P20，德国牌号1.2311，瑞典牌号618，日本牌号PDS-3，中国牌号3Cr2Mo。
其钢材特性：预硬塑胶模具钢。
用途：通用型各种大，中，小型塑料模具。
模具钢材材料常用型号以及特性汇总分享模具的材料选择好不好，直接影响到产品的制造周期，也就是开模数，也会影响到产品的表面处理工艺，有些材料不能做镜面高光处理，有些材料则强度会弱，不适合做插穿的镶件等。
1.Code:P1-P19H1-H19Wx：Sx：Shock Resisting SteelOx：OilHardening Steel (油钢)Ax：AirHardening SteelDx：High Carbon, High Chromium Steel(铬钢)2.德国标准DINCode:1.2738：Low carbon, high alloy (P20 - 塑胶模钢)1.23111.23121.20831.23161.23431.23441.25101.23793.Code:SxxC：Plain Carbon steel(黄牌 - S55C)SUSxx：Stainless Steel (抗酸钢- 420)SCrx：Chromium SteelSCMx：Chromium Molybdenum Steel（P20）SKx：Carbon Tool SteelSKSx：Low Alloy Steel (油钢 - O1)SKD11：MediumHigh Alloy Steel(铬钢- D2)SKD6：SKD61SKHxxSUMx：SUJx：A冷冲压模具、冷拉深模具、压印模具、冷挤压模具、螺纹压制模具和粉末压制模具等。
冷作模具钢的范围很广，.从各种碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢到粉末高速工具钢和粉末高合金模具钢。
冷作模具钢具是真空脱气精炼钢，内质纯净，机械加工性良好，切削明显提高，淬透性良好，空冷淬硬不易出现淬裂，耐磨性极为优异，韧性良好，可用作不锈钢及高硬度材料的冲裁模。
1.抗磨损冷作模具钢6Cr4W3MoVNb、6W6Mo5Cr4V、7Cr7Mo3V2Si、Cr4W2MoV、Cr5Mo1V、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV、Cr12W、Cr12Mo1V1。
4Cr5MoSiV1钢制热作模具摘要：简述4C r5MoS iV1钢的技术特性，对4Cr5MoS iV1钢制的压铸模和热挤压模的若干失效案例的分析，探讨4Cr5MoS iV1钢热作模具常见失效形式的应对方法。
简述了提高模具寿命的常用措施与新技术与新方法。
关键字：模具；失效；4Cr5MoSiV1钢0前言中国GB标准4Cr5MoSiV1钢是一种中耐热韧性钢, 由于钢中含有5% 左右的铬, 常称为5%铬型热作模具钢。
与美国ASTM标准H13钢、日本JIS标准SKD61钢、德国DIN标准1.2344钢或瑞典ASSAB8407钢等化学成分类同, 属同类型热作模具钢。
人们往往习惯以H 13钢统称之。
14Cr5MoS iV1钢的技术特性4Cr5MoS iV1钢作为一种马氏体型热作模具钢，具有较高的韧性和耐冷热疲劳性能, 中等的抗回火软化能力和耐熔损性等综合性能, 属中耐热韧性钢, 是一种比较理想的热作模具用钢。
目前, 在制造业中普遍采用的铝合金压铸模多用4Cr5MoSiV1钢制作, 因其不容易产生疲劳裂纹, 即使出现疲劳裂纹也细而短，不容易扩展。
而且抗粘结力强, 与熔融金属相互作用较小, 从而保证压铸件能获得较好的外观质量。
由于这种钢也具有较高的热硬性, 又常用于热挤压加工。
4C r5MoSiV 1钢退火后的组织主要为珠光体和少量的未溶碳化物, 在珠光体转变区域过冷奥氏体相当稳定，该钢因含有较高的铬而具有很好的淬透性, 钢中含有的1% 以上的钼对钢的淬透性也起着重要作用。
钢中的钒由于能形成稳定的碳化物, 实际上降低了钢的淬透性。
一般直径100 mm 的棒材在空冷淬火时也可以完全淬透, 尺寸大于100 mm 模具则采用油冷淬火。
2 4C r5MoSiV1钢制模具失效典型案例2.1热挤压模2.1.1铝型材热挤压模凸模失效的铝型材挤压模凸模外观尺寸约为430 mm 130 mm。
从模腔中切割出来的分析大样外观形貌如图1所示, 从图可见一条沿模腔凹槽两侧弧面向下扩展的裂纹(见图中箭头所指)。
4Cr5MoSiV1（H13）
近似国外钢号：美国H13（AISI）日本SKD61（JIS）日本DHA1（大同）日本DAC（日立），瑞典8407（ASSAB），德国X40CrMoV5-1，1.2344（W-Nr）英国BH13（BS）。
所属类别：热作模具钢
钢材特性：4Cr5MoSiV1即美国钢号H13（AISI）时国际上应用广泛的空冷硬化热作模具钢，与4Cr5MoSiV相比，有更高的热强度，在中温条件下具有很好的韧性，600℃作业，热疲劳性能和一定的耐磨性。
在较小的奥氏体化温度下空淬，热处理变形小，产生的氧化皮倾向小，可以抵抗熔融铝的冲蚀作用。
抗热裂性好，电渣中熔铜，组织致密，电炉精练钢质纯净，具较好的等向性能。
主要用途：4Cr5MoSiV1（H13）广泛应用于制造热挤压模具，芯棒，模锻锤的锤模，锻造压力机模具，精锻机用模具以及铝，铜机器合金的压铸模。
适合大型或形状复杂之模具。
化学成分％
标准：GB／T1299-2000；C：0.32／0.45；Mn：0.20／0.50；Si：0.80／1.20；Cr：4.75／5.50；P：≤0.030；S：≤0.030；Mo：1.10／1.75；V：0.80／1.20
出厂状态：
球化退火硬度HBS≤235，压痕直径≥3.95mm。
热处理
淬火：1000～1040℃经600及850℃，预热油或风冷
为求模具工作尺寸稳定，回火稳定应比工作温度高约25℃
为去除机加工应力，可加热至～650℃均热后，炉冷至500℃空冷
退后退火，800～850℃，透热后，缓冷。
第7卷第3期 上海大学学报(自然科学版) V o l.7,N o.3 2001年6月 JOU RNAL O F SHAN GHA IUN I V ER S IT Y(NA TU RAL SC IEN CE) June2001文章编号:100722861(2001)0320261206・研究简报・8407钢与4Cr5M oSiV1钢纵横向热疲劳性能研究Ξ徐 晓1, 吴晓春1, 邵光杰1, 闵永安1, 张恒华1, 许珞萍1G.W allner2, 梁致忠3, 冯英育3(1.上海大学材料科学与工程学院,上海200072;2.U ddeho l m Too ling AB,Sw eden;3.A SSAB Steels(Ch ina)L td,上海201100)摘要:采用自约束热疲劳试验方法,在相同的热处理条件下,对比研究了8407、4C r5M oSi V1钢的纵横向热疲劳特性,观察分析了两种钢的热疲劳裂纹形貌及深度,并选择典型试样进行扫描电镜分析.结果表明,8407钢比4C r5M oSi V1钢的碳化物颗粒较小,而且分布均匀,从而表现出较好的热疲劳性能;尤其是4C r5M oSi V1钢的横纵向热疲劳性能差异较8407钢大,即8407钢的各向同性要优于4C r5M oSi V1钢,与两种钢的横纵向冲击韧性的比值相对应.关键词:热疲劳;碳化物;冲击韧性中图分类号:T G142.7 文献标识码:ATherma l Fa tigue Behav ior i n Tran sversa l and L ong itud i na l D irection si n8407Steel and4Cr5M oSiV1SteelXU X iao1,W U X iao2chun1,SHAO Guang2jie1,M I N Yong2an1,ZHAN G H eng2hua1,XU L uo2p ing1,G.W allner2,L I AN G Zh i2zhong3,FEN G Y ing2yu3(1.Schoo l of M aterial Science and Engineering,ShanghaiU n iversity,Shanghai200072,Ch ina;2.U ddeho l m Too ling AB,Sw eden;3.A SSAB Steels(Ch ina)L td),Shanghai201100)Abstract:T he therm al fatigue behavi o r in tran sversal and longitudinal directi on s in8407steel and 4C r5M oSi V1steel after the sam e heat treatm en t is studied w ith self2restricting test m ethod.T he crack m o rp ho logy and dep th in bo th steels are analyzed,som e typ ical sp eci m en s are also ob served by SE M.It is show n that,com p ared to4C r5M oSi V1steel,8407steel has finer and m o re disp ersed carb ide,therefo re better therm al fatigue resistance.T he difference in therm al fatigue behavi o r betw een tran sversal and longitudinal directi on s in8407steel is s m aller than that in 4C r5M oSi V1steel,co rresponding to the differen t rati o of i m p act p rop erties in the longitudinal directi on to the tran sversal directi on betw een bo th steels.Key words:therm al fatigue;carb ide;i m p act p rop erties收稿日期:2001202226 修订日期:2001204202 作者简介:徐 晓(1971～),男,浙江余姚人,硕士生,主要从事金属材料及热处理研究. 热作模具是在高温下加压、强迫金属在型腔中流动成型的工具.为适应热作模具恶劣的工作环境,提高使用寿命,要求优质的热作模具钢应具有高的热强度、良好的回火稳定性、高的韧性和塑性、抗氧化性及优良的耐热疲劳性能、小的热膨胀系数和好的导热性等优异的力学性能和使用性能[1].这就对材料的均匀度、纯净度、各向同性、韧性以及微观组织有很高的要求.热疲劳通常是指一块材料在没有承受外载荷而是处于变化温度条件下的开裂[2].这是由热造成的拉应力和塑性应变引起的,在模具表面逐步形成的细小的网状裂纹,经过一定周次的冷Ζ热循环后,裂纹变粗,使得表面光洁度不能满足要求,模具也就报废了.热疲劳的物理机制是低周热疲劳,它是由每次循环引起反复塑性变形所造成的模具表面的疲劳.目前材料的强度和塑性对热疲劳抗力的影响众说纷纭,不同的实验方法得到的结论不同[3～5].采用恒应力控制热疲劳试验的研究者认为:强度愈长,寿命愈高,因为高的屈服强度可以抵抗热循环产生的应力,只要热循环产生的应力不超过模具钢的屈服强度,模具就不会开裂;而采用恒应变控制热疲劳试验的研究者认为:强度愈高,寿命愈短,因为强度越高,其塑性越低,而较好的塑性则使局部应力集中松弛.所以高的强度和高的塑性对热疲劳抗力均有贡献.H13钢是一种典型的热作模具钢,国产压铸模用H13钢(4C r5M oSi V1)的使用寿命与U ddeho l m 产8407钢的使用寿命存在着较大的差距.一般钢材的心部性能要比表面的性能差,因此也更能体现出两种钢材的差异,所以我们选择钢材心部来研究其热疲劳性能.钢材的各向异性对热疲劳性能有很大的影响,有必要对纵向、横向的热疲劳性能进行对比研究.1 试验材料与方法试验所用的4C r5M oSi V1钢和8407钢的化学成分见表1.表1 4Cr5M oSiV1钢和8407钢的化学成份[6] Tab.1 Che m ica l co m position of4Cr5M oSiV1steel and8407steel w t%钢号C Si M n P S N i C r Cu M o W T i V 4C r5M oSi V10.420.980.300.0180.0050.074.930.061.400.020.010.87 84070.401.020.410.0090.00055.141.460.93 不同的取样方法和代号,见表2.采用的淬火温度为1025℃,为了研究回火温度对材料热疲劳性能的影响,分别采用:550、580、610、640、700℃五个回火温度,采用两次回火,每次2h.然后对4C r5M oSi V1钢和8407钢的热疲劳性能进行比较.表2 试样取样代号[6]Tab.2 Ser ies nu m ber of spec i m en s4C r5M oSi V18407心部纵向0#1#心部横向2#4#自行设计安装热疲劳试验装置[6],对试样进行1000次连续热疲劳试验,然后用体视显微镜对表面进行照相,并将试样沿中部剖开,观察热疲劳裂纹深度.采用S2570扫描电镜对典型试样进行碳化物的颗粒大小及分布状况分析,以进一步提示两种钢疲劳性能差异的根源.2 试验结果与分析2.1 横向热疲劳性能比较(连续1000次)从图1～3可以看出,当回火温度为550℃时, 8407钢的裂纹均匀程度要好于4C r5M oSi V1钢, 8407钢以网状裂纹为主,而4C r5M oSi V1钢的裂纹较为杂乱,裂纹宽度也较8407钢的裂纹宽.610℃回火时,4C r5M oSi V1钢的纵向主裂纹非常明显,而且数量较多(5～6条),而8407钢的裂纹虽然也是纵向裂纹,但裂纹宽度较细,而且只有2～3条比较连贯.700℃回火时,在热疲劳裂纹形貌上,两种钢的裂纹形貌较为相似,但是4C r5M oSi V1钢的裂纹数量稍多于8407钢.因此,心部横向试样经1000次热疲劳试验,8407钢表现出较好的热疲劳抗力.・262・ 上海大学学报(自然科学版) 第7卷图1 550℃回火1000次热疲劳循环后裂纹形貌F ig .1 C rack mo rpho logy of samp les tempered at 550℃after 1000cycles of con tinuou s heat 2cool test图2 610℃回火1000次热疲劳循环后裂纹形貌及深度F ig .2 C rack mo rpho logy of samp les tempered at 610℃after 1000cycles of con tinuou s heat 2coo l test图3 700℃回火1000次热疲劳循环后裂纹形貌F ig .3 C rack mo rpho logy of samp les tempered at 700℃after 1000cycles of con tinuou s heat 2coo l test2.2 纵向热疲劳性能比较(连续1000次)图4～6所示为两种钢在不同回火温度后经1000次热疲劳循环后的表面裂纹形貌.可以看出,当回火温度为550℃时,4C r 5M oSi V 1钢部分区域形成网状裂纹,但其它区域已形成2～3条纵向主裂纹,而8407钢的网状裂纹较为均匀,没有形成明显的主裂纹.当610℃回火时,热疲劳裂纹形貌与550℃回火试样表面极为相似,但是,两种钢的网状裂纹更为细小.700℃回火时,4C r 5M oSi V 1钢在试样的纵向上形成主裂纹,而8407钢在试样的横向上形成主裂纹,除了主裂纹的方向不同,前者的裂纹宽度较后者宽,前者的裂纹深度也较后者深.由此可知,心部纵向试样经1000次连续热疲劳试验,8407钢相对4C r 5M oSi V 1钢表现出更好的热疲劳性能.・362・第3期 徐 晓,等:8407钢与4C r 5M oSi V 1钢纵横向热疲劳性能研究图4 550℃回火1000次热疲劳循环后裂纹形貌Fig .4 C rack mo rpho logy of samp les tempered at 550℃after 1000cycles of con tinuou s heat 2coo l test图5 610℃回火1000次热疲劳循环后纹形貌及深度F ig .5 C rack mo rpho logy of samp les tempered at 610℃after 1000cycles of con tinuou s heat 2coo l test图6 700℃回火1000次热疲劳循环后裂纹形貌F ig .6 C rack mo rpho logy of samp les tempered at 700℃after 1000cycles of con tinuou s heat 2coo l test2.3 同一钢种纵横向热疲劳性能的对比为了比较同一种钢的纵横向热疲劳性能,以较为常用的610℃回火温度来分析.将图2中的2#试样与图5中的0#试样对比可看出,纵向试样的表面裂纹要比横向试样的表面裂纹细小得多,纵向试样是在网状的基础上形成2～3条主裂纹,裂纹很细小;横向试样则几乎全部形成纵向的主裂纹,没有网状裂纹,而且裂纹粗大.由此表明,4C r 5M oSi V 1钢的纵向试样的热疲劳性能与横向试样的热疲劳性能差异非常大,纵向试样的热疲劳抗力明显优于横向试样.将图2中的4#试样与图5中的1#试样相比较得到,纵向试样形成均匀的网状裂纹,而横向试样则形成纵向的主裂纹,在裂纹的宽度上,两者较为接近.由此也说明,8407钢的横纵向热疲劳性能也存在着差异,只是相对4C r 5M oSi V 1钢的横纵向热疲劳性能差异小得多.・462・ 上海大学学报(自然科学版) 第7卷冲击值之比(a ks a k l)为0.15～0.36,从而, 4C r5M oSi V1钢表现出的横纵向热疲劳性能差异非常大,纵向试样的热疲劳抗力明显好于横向试样. 8407钢心部试样的横纵向冲击值之比(a ks a k l)为0.61～0.85[1],所以表现出的横纵向的热疲劳性能差异相对较小,但纵向热疲劳抗力还是优于横向热疲劳抗力.2.4 热疲劳裂纹深度测定对横向试样2#、4#试样经1000次连续热疲劳试验后,测定最深的3条裂纹,并算出其平均值,作为裂纹深度的参数,如表3所示.当回火温度为550℃时,8407钢最深3根裂纹低于4C r5M oSi V1钢的裂纹深度.回火温度为610℃时,8407钢最深3根裂纹低于4C r5M oSi V1钢的裂纹深度.700℃回火时,两种钢的裂纹深度较接近.图7是2#、4#试样经1000次热疲劳后的裂纹深度统计图,从图7可清楚看出,经550、610、700℃回火的试样,4C r5M oSi V1钢的裂纹深度均比8407钢的裂纹要深,这也说明了8407钢的热疲劳性能优于4C r5M oSi V1钢.表3 2#、4#试样经1000次热疲劳试验裂纹深度Tab.3 Tea t check depth of2#and4#sam ples af ter1000cycles试 样 回火温度 ℃ 最深的3根裂纹深度 mm平均值4C r5M oSi V12#5500.100.060.050.0784074#5500.040.040.030.044C r5M oSi V12#6100.120.110.090.1184074#6100.070.060.050.064C r5M oSi V12#7000.170.140.100.1484074#7000.150.120.090.12图7 2#、4#试样经1000次热疲劳试验裂纹深度统计F ig.7 D istribu ti on of crack dep th in2#and4#samp lesafter1000therm al fatigue cycles纵向试样0#、1#经1000次连续热疲劳试验后,550、610℃回火的试样表面热疲劳裂纹深度很浅,无法测定,证明两种钢的纵向热疲劳性能好于横向热疲劳性能.2.5 扫描电镜分析取0#、1#试样在热疲劳前后的组织进行扫描电镜分析,并对比两种材料的区别,经610℃回火的试样.从图8可以看出,4C r5M oSi V1钢的碳化物颗粒明显要比8407钢大,并且有沿晶分布的现象,而8407钢的碳化物颗粒较细小,而且分布弥散.由于8407钢的碳化物颗粒细小、弥散,与基体的界面较小,在热疲劳过程中所产的界面应力较为均匀,不易产生应力集中而成为裂纹源,有利于提高钢的热疲劳抗力.而4C r5M oSi V1钢的碳化物颗粒较大,又弥散度低,且有沿晶分布的现象,在热疲劳过程中易产生应力集中,有利于热疲劳裂纹的形成,从而表现出相对较低的热疲劳抗力.3 结 论(1)4C r5M oSi V1钢和8407钢心部横向或纵向试样经1000次热疲劳循环后,具有不同的热疲劳裂纹特点,无论在裂纹形貌上还是在裂纹深度上,8407钢均具有较好的热疲劳性能.(2)经1000次热疲劳循环,4C r5M oSi V1和8407钢的纵向试样的热疲劳抗力均优于横向试样.尤其在裂纹深度上,横向试样550、610℃回火能测出裂纹深度,而纵向试样在相同回火温度下测不出裂纹深度.(3)4C r5M oSi V1钢的横纵向热疲劳性能差异较8407钢大,即8407钢的各向同性要优于4C r5M oSi V1钢,这与两种钢的横纵向冲击韧性的比值相对应.(4)两种材料的碳化物有着明显的区别,8407钢的碳化物比4C r5M oSi V1钢的颗粒较小,而且分・562・第3期 徐 晓,等:8407钢与4C r5M oSi V1钢纵横向热疲劳性能研究图8 610℃回火,未进行热疲劳试验的试样SE M形貌F ig.8 SE M m icro structu re of samp les tempered at610℃w ithou t therm al fatigue test布均匀,也是8407钢比4C r5M oSi V1钢具有更好的热疲劳抗力的一个重要因素.(5)不同的回火温度有不同的裂纹形貌,综合考虑其裂纹形貌、深度可知,经610℃回火的试样具有最好的热疲劳抗力.参考文献:[1] W ei Fum ing,H uang Zheng,Zhu Yan ian,et al.M icro structu res and p roperties of several k inds of ho tw o rk ing die steel,too l steel fo r dies and mo lds[C].Too l Steel fo r D ies and M o lds.Shanghai:ShanghaiJ iao tong U n iversity P ress,1998.265-273.[2] 弗罗斯特N E,马什K J,普克L P,等.金属疲劳[M].邵本逑译.北京:冶金工业出版社,1984.116-119.[3] M al m S,N o rstom L A.M aterial related model fo rtherm al fatigue app lied to too l steels in ho t2w o rkapp licati on s[J].M et Sci,1979,9:544-550.[4] N o rstrom L A,Sven sson M,O h rberg N.T herm al2fatigue behavi ou r of ho t2w o rk too l steels[J].M etT echno logy,1982,8(10):376-381.[5] N o rstrom L A.A new generati on of steel fo r diecasting dies[J].D ie Casting Engineer,1982,(9～10):24-27.[6] 许珞萍,吴晓春,等.4C 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