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4Cr3Mo2NiVNb钢代号为HD钢，是一种空冷硬化型的马氏体热作模具钢，是在瑞典乌德霍姆QRO-80钢的基础上，由华中科技大学材料学院等单位自行研制的新型热作模具钢。
01
化学成分（%）
|
C |
0.35～0.45 |
Cr |
2.50～3.00 |
|
Si |
≤0.35 |
Mo |
1.80～2.20 |
|
Mn |
≤0.40 |
Ni |
0.80～1.20 |
|
P |
≤0.030 |
V |
1.00～1.40 |
|
S |
≤0.030 |
Nb |
0.10～0.25 |
02
临界点
Ac1 =789℃，Ac3 =910℃，Ms=363℃
03
热加工
➣ HD钢锻造工艺规范
|
项目 |
钢锭 |
钢坯 |
|
加热温度℃ |
1140～1180 |
1120～1160 |
|
始锻温度℃ |
1080～1140 |
1060～1120 |
|
终锻温度℃ |
≥900 |
≥850 |
|
冷却方式 |
砂或坑缓冷 |
砂或坑缓冷 |
04
预备热处理
锻材等温退火：＜500℃入炉随炉升温，加热温度830～850℃，保温时间（H）1+1min/mm，等温温度730±10℃，保温时间（H）2+1min/mm，随炉冷至＜500℃出炉空冷（HB≤250）。
05
淬火规范
淬火温度为1130±10℃，油冷。
➣ HD钢淬火温度与硬度、晶粒度的关系
|
淬火温度/℃ |
硬度HRC |
晶粒度/级 |
|
1050 |
50.5 |
— |
|
1100 |
53.5 |
11 |
|
1130 |
53.5 |
10 |
|
1160 |
56.0 |
8～9 |
|
1180 |
56.0 |
7～8 |
|
1200 |
56.5 |
7～8 |
➣ HD钢不同温度回火的硬度值
|
回火温度/℃ |
硬度HRC |
|
|
HD钢 |
3Cr2W8V钢 |
|
|
300 |
52.5 |
51.0 |
|
400 |
52.0 |
51.0 |
|
500 |
52.5 |
51.4 |
|
530 |
53.5 |
52.3 |
|
560 |
54.0 |
51.5 |
|
590 |
53.8 |
51.8 |
|
620 |
51.2 |
50.0 |
|
650 |
47.0 |
46.0 |
|
700 |
41.0 |
34.0 |
06
力学性能（与3Cr2W8V钢对比）
➣ HD钢的室温力学性能
|
热处理工艺 |
1130℃淬火 650℃回火 |
1130℃淬火 700℃回火 |
||
|
HD |
3Cr2W8V |
HD |
3Cr2W8V |
|
|
σ0.2/MPa |
1633 |
1463 |
1165 |
952 |
|
ψ（%） |
32.4 |
41.8 |
45.7 |
41.9 |
|
α k /(J/cm2) |
38.8 |
— |
48.8 |
— |
➣ HD钢的高温力学性能
|
试验温度 |
650℃ |
700℃ |
||
|
HD |
3Cr2W8V |
HD |
3Cr2W8V |
|
|
σ0.2/MPa |
536.9 |
414 |
405.3 |
235 |
|
ψ（%） |
66.1 |
49.1 |
69.3 |
85.4 |
|
αk /(J/cm2) |
56/54 |
— |
75/40 |
62/38 |
注：αk值中分母为硬度值（HRC）
07
性能特点
4Cr3Mo2NiVNb（HD）钢是在4Cr3Mo3V钢的基础上，通过降低Mo、V的含量，加入质量分数为1%Ni和0.15%Nb，提高了钢的室温和高温韧性及热稳定性，在700℃仍可以保持40HRC的硬度。在硬度相同条件下，HD钢比3Cr2W8V钢的断裂韧度高50%，700℃高温时抗拉强度高70%、冷热疲劳抗力和热磨损性能分别高出1倍和50%。
08
应用场合
HD钢的综合性能良好，适用于制作受热温度700℃左右，使用条件苛刻的热作模具，如黑色及有色金属材料的热挤压模，热精锻模等，在钢质药管热挤压凸模、铜合金管材挤压底模和穿孔针，热挤压轴承环凸模与凹模、气门挤压底模等模具上应用，使用寿命比3Cr2W8V钢有显著提高。