我国热作模具钢性能数据集(续ⅩⅣ)

热作模具钢5CrNiMoV(Nb)热变形行为及组织性能探究摘要：热作模具钢在工业生产中具有广泛的应用，该钢种的性能优越，但是其生产制造过程复杂，需要思量多方面影响因素。

本文通过对热作模具钢5CrNiMoV(Nb)在不同变形温度、变形速度和应变量下的热变形试验，分析了其变形行为。

结果表明，在高温下，该钢种具有较好的塑性变形能力，变形温度越高，钢的延展性越好。

通过镜检和扫描电镜分析，发现5CrNiMoV(Nb)钢在高温下发生了晶界滑移、滑移加强和晶粒细化等变形机制。

此外，通过显微硬度和拉应力-应变曲线测试，探究了5CrNiMoV(Nb)钢在不同热处理状态下的力学性能。

该探究对于探究热作模具钢的热变形行为和力学性能提供了一定的参考。

关键词：热作模具钢；5CrNiMoV(Nb)；热变形行为；组织性能；力学性。

引言热作模具钢是一种广泛应用于工业生产中的钢种，其具有优异的耐腐蚀、高温强度和耐磨性能。

热作模具钢在工业生产过程中屡屡需要经历高温、高应变等艰苦条件的考验，因此其热变形行为和力学性能对于其应用性和可靠性具有至关重要的影响。

目前，对于热作模具钢的热变形行为和力学性能的探究较为充分，已经有浩繁探究者对其进行了深度的探究。

例如，有学者通过试验和数值模拟的方法探究了热作模具钢的动态再结晶行为和晶粒尺寸分布规律[1]；有学者利用SEM等手段分析了热作模具钢在高温条件下的断裂行为[2]；还有学者利用XRD等手段探究了热作模具钢的晶体结构和相变规律[3]。

作为热作模具钢中的一种，5CrNiMoV(Nb)钢具有优良的综合性能，但是其生产制造过程相对复杂，需要思量多种因素的影响。

为了深度探究5CrNiMoV(Nb)钢的热变形行为和力学性能，本探究在对该钢种进行热变形试验的基础上，对其组织结构和力学性能进行了详尽分析。

该探究对于探究热作模具钢的热变形行为和力学性能具有一定的参考价值。

试验部分试验材料：5CrNiMoV(Nb)钢试验方法：热变形试验和金相观察热变形试验：接受Gleeble-1500D热模拟试验机进行热变形试验，变形温度范围为900-1200℃，变形速度范围为0.001-1s-1，应变量范围为0.2-0.8。

热作模具钢与塑胶模具钢（doc 11页）热作模具钢:1、热作模具钢 DH2F产地:日本型号:KDRRG-006大同特殊鋼DAIDO热作模具钢 DH2F详细说明日本大同特殊钢株式会社生产的DH2F是预硬热作模具钢.出厂时预硬到HRC37-42.DH2F可以满足快速制模的需要.经常使用在各类铝镁锌压铸模具.高硬塑料模具.如:手机外壳模具汽车车灯模具发动机模具.钢材种类：热作预硬模具钢材钢材特长：切削性良好,优良的高温强度与耐磨性出厂状态： HRC37-422、国产热作模具钢 H13产地:湖北黄石/辽宁抚顺型号:KDGRG-002国产热作模具钢 H13H13 （4Cr5MoSiV1）钢的化学成分（GB/T 1299—2000）w/%钢号 C Si Mn Cr Mo V P SH13 0.32~0.45 0.80~1.20 0.20~0.50 4.50~5.50 1.10~1.75 0.80～1.20 ≤0.30 ≤0.30H13（4Cr5MoSiV1钢）是一种空冷硬化的热作模具钢，也是所有热作模具钢中使用最广泛的钢号之一。

与4Cr5MoSiV钢相比，该钢具有较高的热强度和硬度；在中温条件具有很好的韧性、热疲劳性能和一定的耐磨性，在较低的奥氏体化温度条件下空淬，热处理变形小，空淬时产生氧化铁皮的倾向小，而且可以抵抗熔融铝的冲蚀作用。

该钢广泛用于制造热挤压模具和芯棒、模锻锤的锻模、锻造压力机模具，精锻机用模具镶块以及合金的压铸模及塑胶模。

产地:奥地利（百禄）型号:KDASG-030奥地利百禄预硬耐腐蚀镜面模具钢Ｍ300详细说明：特性应用: 此钢经热处理，硬度均匀，达31-35HRC，工模制成永不变形，因含铬量较同级其他钢材为高（16%铬）故其抗腐蚀性能特佳。

对所有一般化学物品，具有抗腐蚀能力，适合制造透明塑胶模具，P.V.C.塑胶模具，此钢更具有不锈作用，容易达成所需之高度抛光及镜面磨光，为同类钢材之最佳冠军品质。

表热作模具用钢交货状态的硬度值和试样的淬火（回火）硬度值序号统一数字代号牌号退火交货状态的钢材硬度HBW试样淬火硬度淬火温度℃冷却剂洛氏硬度HRC6-1T223455CrMnMo197～241820～850油b 6-2T225055CrNiMo197～241830～860油b 6-3T235044CrNi4Mo≤285840～870油或空气b 6-4T235144Cr2NiMoV≤220910～960油b 6-5T235155CrNi2MoV≤255850～880油b 6-6T235355Cr2NiMoVSi≤255960～1010油b 6-7T422088Cr3207～255850～880油b 6-8T232744Cr5W2VSi≤2291030～1050油或空气b 6-9T232733Cr2W8V≤2551075～1125油b6-10T233524Cr5MoSiV a≤229790℃±15℃预热，1010℃（盐浴）或1020℃（炉控气氛）1020℃±6℃加热，保温5min～15min油冷，550℃±6℃回火两次回火，每次2hb6-11T233534Cr5MoSiV1a≤229790℃±15℃预热，1000℃（盐浴）或1010℃（炉控气氛）±6℃加热，保温5min～15min油冷，550℃±6℃回火两次回火，每次2hb6-12T233544Cr3Mo3SiV a≤229790℃±15℃预热，1010℃（盐浴）或1020℃（炉控气氛）1020℃±℃6加热，保温5min～15min油冷，550℃±6℃回火两次回火，每次2hb6-13T233555Cr4Mo3SiMnVAl≤2551090～1120空气b 6-14T233644CrMnSiMoV≤255870～930油b 6-15T233755Cr5WMoSi≤248990～1020油b 6-16T233244Cr5MoWVSi≤2351000～1030油或空气b 6-17T233233Cr3Mo3W2V≤2551060～1130油b 6-18T233255Cr4W5Mo2V≤2691100～1150油b 6-19T233144Cr5Mo2V≤2291000～1030油b 6-20T233133Cr3Mo3V≤2291010～1050油b 6-21T233144Cr5Mo3V≤2291000～1030油或空气b 6-22T233933Cr3Mo3VCo3≤2291000～1050油b 注：保温时间指试样达到加热温度后保持的时间。

1 各国（前苏联、日本、美国、瑞典、中国等钢牌号见表1）加热模具钢一览表。

表1 加热模具钢一览表编号中国前苏联美国日本瑞典15CrMnMo5XrM SKT325CrNiMo5XHM SKT434Cr5MoVSi4X5M¦×C H-11SKD644Cr5MoV1Si H-13SKD618402 4Cr5MoV1Si H-13DAC840753Cr2W8V3X2B8¦×H-2164Cr5W2VSi4X2B8¦×73Cr4W2Mo2V3X4B2M2¦×(¦Ðu-470)840Cr2SiWMoV Ae40X2CBM¦×m(¦Ðu-640)94Cr5WMoVSi4X5BM¦×C H-12104Cr4Mo2WVS4X4M2B¦×C(¦Ðu22)113Cr3Mo3V3X3Ms¦×H-101245Cr3W3MoV$i45X3B2M¦×C(¦Ðu 23)134Cr3W5Mo3V4X3B5M2¦×C(¦Ðu-471)143Cr3-3Mo系SKD7153N13Mo系DH751620Cr2Mo2WVNiCo YHD-3174Cr5W5H-14184Cr4W4MoV2C04H-19SKD8194Cr3W11V H-2220见表3QRO-80M21见表3QRO-90M2255CrNiMoV6德国2713235Cr4Mo3SiMnV Ae(012Ae)246Cr4Mo3Ni2WV(CG¡¤2)2535Cr3Mo3W2V(HM-1)263Cr3Mo3VNb(HM¡¤3）274Cr3Mo3W4VNb（GR）284Cr3Mo2NiVNb(HD)294Cr2MoVNi(B2)TF-1303Cr2WMoVNi(B3)3145Cr2MoVNiSi3228Cr2WMoVNiSi2 各国钢牌号，均有各国家标准钢牌号和生产厂家标准钢牌号。

SMV3W 46～49RC 49～52RC AUBERT＆DUV AL 大灯罩、支架、反射镜镜面钢、高寿命2343ESR 46～49RC 48～52RC 大灯罩、支架、反射镜镜面钢、高寿命8407 46～49RC 45～54RC 一胜百大灯罩、支架、反射镜镜面钢、高寿命2344 46～49RC 48～52RC 布德鲁斯滑块、顶块、镶件高寿命S136 46～49RC 45～54RC 一胜百大灯罩、支架、反射镜镜面钢、高寿命、耐腐蚀SKD61 46～49RC 滑块、顶块、镶件、杆件高寿命SKH51 59～61RC 小镶针、小顶针、扁顶针高硬度、韧性较好、高耐磨SUJ2 58～62RC 高频淬火导柱、导套、复位杆进口预硬钢NAK80 37～43RC 大同大灯罩、支架镜面钢、焊接性好、韧性差MEK4 42～43RC AUBERT＆DUV AL 后灯灯罩抛光性好NIMAX 40RC 一胜百后灯灯罩抛光性好、皮纹效果好718HH 35～39RC 一胜百后灯灯罩抛光性好、皮纹效果好718S 30～35RC 一胜百寿命要求中等的模具抛光性较好、皮纹效果好718 28～33RC 一胜百寿命要求中等的模具抛光性较好、皮纹效果好618HH 36～40RC 一胜百后灯灯罩后模抛光性较好、皮纹效果好2738 28～33RC 布德鲁斯寿命要求高的大型模具抛光性较好、皮纹效果好738HH 33～38RC 布德鲁斯寿命要求高的大型模具抛光性较好、皮纹效果好738MOD.TS 31RC 布德鲁斯寿命要求高的大型模具抛光性较好、皮纹效果好2711 37～40RC 布德鲁斯滑块、顶块、镶件抛光性好、加工性欠好GS2711 35～38RC 滑块、顶块、镶件抛光性好、加工性欠好P20HH 34～38RC 芬苛乐寿命要求高的大型模具抛光性较好、皮纹效果好P20LQ 34～38RC 芬苛乐寿命要求高的大型模具抛光性好、皮纹效果好MOLDMAX30 26～32RC BRUSH WELLMAN 不容易冷却的镶件导热性好MOLDMAX40 36～42RC BRUSH WELLMAN 不容易冷却的镶件导热性好AMPCO18 192HB AMPCO 导套、导向条、耐磨片自润滑性极佳、耐磨AMPCO21 30RC AMPCO 导套、导向条、耐磨片自润滑性极佳、耐磨。

【常用热作模具钢钢种】热作模具钢根据其性能特点，可分为低耐热高韧性模具钢、中耐热韧性钢、高耐热热作模具钢、特殊用途热作模具钢。

低耐热高韧性模具钢低耐热高韧性热作模具钢主要用来加工承受很大冲击载荷的热锻模，因为这类模具要求钢的冲击韧性好、淬透性高、导热性能好，并且有较高的热疲劳抗力，能够在400℃的高温工作环境下承受急冷急热的工作条件。

钢种：5CrMnMo、5CrNiMo、4CrMnSiMoV、5SiMnMoV、45Cr2NiMoVSi、5Cr2NiMoVSi、3Cr2MoWVNi、4Cr5MoSiV。

中耐热韧性钢这类钢淬透性很好，100mm直径的工件空冷即能淬透，这类钢综合性能好，在最佳淬火、回火热处理工艺条件下，具有高强度、高硬度以及良好的韧性、塑性配合。

中耐热韧性钢广泛应用于加工热变形用模具(如机锻模、高速锤锻模)和压铸模。

钢种：4Cr5MoSiV(H11)、3Cr3Mo2WVSi、4Cr5MoSiV1(H13)、8Cr3、4Cr5W2SiV1、ER8、HM1、HM3、4Cr3Mo3SiV、4Cr4WMoSiV。

高耐热热作模具钢这类钢有较高的耐热性，在高温下仍能保持一定的高温强度和高温硬度，同时具有较高的耐磨性和淬透性，可以在600~700℃的高温下工作，有强烈的二次硬化效果，好的回火抗力，较高的抗疲劳性和断裂韧度。

钢种：3Cr2W8V、GR、Y4、Y10、HD、TM。

特殊用途热作模具钢钢种：奥氏体热作模具钢(7Mn15、5Mn15、7Mn10)、高速工具钢(W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2)、马氏体时效钢(18Ni、PH)、冷热兼用基体钢(012Al、CG-2、RM2、LM1、LM2、5Cr4W2Mo2SiV)。

>>>相关阅读：热作模具钢用途热作模具钢主要用来制造需在高温状态下进行压力加工的模具，如热压铸模具、热切冲模具、热变形模具(热镦模具)、热挤压模具等。

因此对钢的热硬性、高温耐磨性、热疲劳强度、导热性和淬透性都有较高的要求，另外良好的成形可加工性也是非常必要的。

国内常见进口模具钢牌号进口淬火钢SMV3W 46～49RC 49～52RC AUBERT＆DUVAL 大灯罩、支架、反射镜镜面钢、高寿命2343ESR 46～49RC 48～52RC 大灯罩、支架、反射镜镜面钢、高寿命8407 46～49RC 45～54RC 一胜百大灯罩、支架、反射镜镜面钢、高寿命2344 46～49RC 48～52RC 布德鲁斯滑块、顶块、镶件高寿命S-136 46～49RC 45～54RC 一胜百大灯罩、支架、反射镜镜面钢、高寿命、耐腐蚀SKD61 46～49RC 滑块、顶块、镶件、杆件高寿命SKH51 59～61RC 小镶针、小顶针、扁顶针高硬度、韧性较好、高耐磨SUJ2 58～62RC 高频淬火导柱、导套、复位杆进口预硬钢NAK80 37～43RC 大同大灯罩、支架镜面钢、焊接性好、韧性差MEK4 42～43RC AUBERT＆DUVAL 后灯灯罩抛光性好NIMAX 40RC 一胜百后灯灯罩抛光性好、皮纹效果好718HH 35～39RC 一胜百后灯灯罩抛光性好、皮纹效果好718S 30～35RC 一胜百寿命要求中等的模具抛光性较好、皮纹效果好718 28～33RC 一胜百寿命要求中等的模具抛光性较好、皮纹效果好618HH 36～40RC 一胜百后灯灯罩后模抛光性较好、皮纹效果好2738 28～33RC 布德鲁斯寿命要求高的大型模具抛光性较好、皮纹效果好738HH 33～38RC 布德鲁斯寿命要求高的大型模具抛光性较好、皮纹效果好738MOD.TS 31RC 布德鲁斯寿命要求高的大型模具抛光性较好、皮纹效果好2711 37～40RC 布德鲁斯滑块、顶块、镶件抛光性好、加工性不好GS-2711 35～38RC 滑块、顶块、镶件抛光性好、加工性不好P20HH 34～38RC 芬苛乐寿命要求高的大型模具抛光性较好、皮纹效果好P20LQ 34～38RC 芬苛乐寿命要求高的大型模具抛光性好、皮纹效果好MOLDMAX30 26～32RC BRUSH WELLMAN 不易冷却的镶件导热性好MOLDMAX40 36～42RC BRUSH WELLMAN 不易冷却的镶件导热性好AMPCO18 192HB AMPCO 导套、导向条、耐磨片自润滑性极佳、耐磨AMPCO21 30RC AMPCO 导套、导向条、耐磨片自润滑性极佳、耐磨。

模具钢材牌号钢厂名称钢重钢材标准比较交货状态主要成分(%)淬硬回火温度（℃）和硬度（HRC）用途特征编号AISI JIS DIN GB/YB出厂硬度C Mn Si Cr Mo V Ni S P温度℃100200300400450500525550600650700德国布德鲁斯塑 料模 具钢2738P20+NiPDS540CrMnNi-预硬化0.4 1.50.3200.2-1≤0.005＜0.020840~87051535148-46--39-28厚度大于400mm 之射出，压力成型模、硬化性能特佳，大型模具里外硬度均匀，晶粒组织细致，咬花效果均匀，易加工可镀硬铬。

Mo8.6.4HRC30~34塑料模具、模座2738P20MOD-40CrMnNi-HRC29~350.26 1.450.1 1.250.6- 1.05≤0.002≤0.015860~8905050494746444342383223适用于塑料模具部件，尤其适用于大型模具如保险杆、仪表板、座椅、垃纯净、含硫量和夹杂物及低。

优良的拋旋光性，耐磨性和机加MOD.TS Mo8.6.42738P20MOD-40CrMnNi-HRC33~380.26 1.450.1 1.250.6- 1.05≤0.002≤0.015860~8905050494746444342383223圾箱、行李箱外壳、电视性能。

最适用于大型模具。

MOD.TS（HH）Mo8.6.427116F2NAK8054NiCrV65CrNiMo预硬化0.550.80.250.70.30.1 1.7≤0.003-830~8705654514442-39-3635-大小型射出成型模具钢、质强韧、耐压、易HRC38~44拋光、可氮化耐蚀型模具钢2316420+CrSUS X36CrMo173Cr13Mo已调质至0.280.950.314.2 1.1-0.5≤0.005-1020~105049474646-47---32-耐蚀性要求高的塑料模具、吹瓶模耐蚀性佳、材质强韧、耐磨耐压、易拋光ISO-Bmod4250J2HRC28~332083420+Cr420J2X42Cr133Cr13预硬化0.420.30.413---≤0.005-1020~105056555251-52--40--耐蚀性要求高的塑料模具耐蚀性佳、易加工、易拋光ISO-BmodHRC38~42热作钢2343H11SKD6X38CrMoV5.14Cr5MoSiV退火态0.380.41 5.2 1.20.4-≤0.004-1000~1050---53-54--48-30承受高应力之模具、模仁耐磨热作钢，可硬化至HRC50 ISO-B HB205~232344H13SKD61X40CrMoV5.14Cr5MoSiV1软性退火至0.40.41 5.2 1.31-≤0.004-1020~106053525254-56-54504232用于铝和金或锌合金之热作模、压铸模、压出成型可实施氮化处理，晶粒微细致密，高温软化抵抗性强，ISO-B HB205~23模、塑料射出模、氮化顶出销、模仁、热剪床刀刃适合高强度之塑料成型模或铝合金压铸2347H13+SSKD61+SX40CrMoV5.1-HRC38~420.40.41 5.2 1.30.7-0.1-1020~105053525254-56-54504232用于铝和金或锌合金之热作模、压铸模、塑料射出粒微细致密，高温软化抵抗性强（FDAC）模、氮化顶出销、模仁、热剪床刀刃，适合高强度之塑料模或铝合金压铸模。

国内目前最常用模具钢材及热处理硬度极限1、45——优质碳素结构钢，是最常用中碳调质钢。

首要特征: 最常用中碳调质钢，归纳力学功能杰出，淬透性低，水淬时易生裂纹。

小型件宜选用调质处理，大型件宜选用正火处理。

运用举例: 首要用于制作强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。

轴、齿轮、齿条、蜗杆等。

焊接件留意焊前预热，焊后消除应力退火。

2、Q235A（A3钢）——最常用的碳素结构钢。

首要特征: 具有高的塑性、耐性和焊接功能、冷冲压功能，以及必定的强度、好的冷弯功能。

运用举例: 广泛用于一般要求的零件和焊接结构。

如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构、桥梁等。

3、40Cr——运用最广泛的钢种之一，属合金结构钢。

首要特征: 经调质处理后，具有杰出的归纳力学功能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性，淬透性杰出，油冷时可得到较高的疲劳强度，水冷时杂乱形状的零件易发生裂纹，冷弯塑性中等，回火或调质后切削加工性好，但焊接性欠好，易发生裂纹，焊前应预热到100～150℃，一般在调质状况下运用，还能够进行碳氮共渗和高频外表淬火处理。

运用举例:调质处理后用于制作中速、中载的零件，如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等，调质并高频外表淬火后用于制作外表高硬度、耐磨的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉螺母、进气阀等，经淬火及中温回火后用于制作重载、中速冲击的零件，如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等，经淬火及低温回火后用于制作重载、低冲击、耐磨的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等，碳氮共渗处即后制作尺度较大、低温冲击韧度较高的传动零件，如轴、齿轮等。

4、HT150——灰铸铁运用举例:齿轮箱体，机床床身，箱体，液压缸，泵体，阀体，飞轮，气缸盖，带轮，轴承盖等5、35——各种规范件、紧固件的常用资料首要特征: 强度恰当，塑性较好，冷塑性高，焊接性尚可。

冷态下可部分镦粗和拉丝。

淬透性低，正火或调质后运用运用举例: 适于制作小截面零件，可承受较大载荷的零件：如曲轴、杠杆、连杆、钩环等，各种规范件、紧固件6、65Mn——常用的绷簧钢运用举例:小尺度各种扁、圆绷簧、座垫绷簧、绷簧发条，也可制做绷簧环、气门簧、离合器簧片、刹车绷簧、冷卷螺旋绷簧，卡簧等。