5.4 4CrMnSiMoV、5SiMnMoV、5CrMnSiMoV鋼

5.4.1 4CrMnSiMoV鋼

1.性能特點

4CrMnSiMoV鋼是高韌性熱作模具鋼，是原冶金部標準中推薦使用的無鎳錘鍛模鋼5CrMnSiMoV的改進型。原鋼種的合金元素種類及含量均未變動，只是碳含量降低0.1%（質量分數），其目的是在保持原有強度的水平上提高的韌性。該鋼具有較高的強度、耐磨性、良好的沖擊韌度、淬透性，并有較高的耐回火性以及好的高溫強度和耐疲勞性能。其高溫性能、耐回火性、熱疲勞性能均比5CrMnMo、5CrNiMo鋼好，可以用來代替5CrNiMo鋼。4CrMnSiMoV鋼的冷、熱加工性好，適于制造各種類型的錘鍛模和壓力機鍛模。

2.化學成分及臨界點（見表5-43）

表5-43 4CrMnSiMoV鋼的化學成分、臨界點及對應牌號

3.熱處理工藝（見表5-44）

表5-44 4CrMnSiMoV鋼熱處理工藝

4.力學性能

室溫沖擊韌度與回火溫度的關系見圖5-34，斷裂韌度與回火溫度的關系見圖5-35，室溫力學性能與回火溫度的關系見圖5-36，高溫力學性能見圖5-37，鋼的調質硬度與塑性的關系見圖5-38，高溫沖擊韌度見圖5-39。

圖5-34 室溫沖擊韌度與回火溫度關系

注：保溫2h。

圖5-35 斷裂韌度與回火溫度的關系

圖5-36 室溫力學性能與回火溫度的關系

注：保溫2h。

圖5-37 鋼的高溫力學性能

圖5-38 調質硬度與塑性的關系

圖5-39 鋼的高溫沖擊韌度

5.連續冷卻轉變圖

4CrMnSiMoV鋼奧氏體連續冷卻轉變圖見圖5-40。

6.應用

（1）4CrMnSiMoV鋼制齒輪鍛模鹽浴淬火 汽車傳動軸齒輪，材料為20CrMnTi。鍛模鹽浴熱處理工藝為：500～550℃空氣爐預熱，870～880℃鹽浴爐加熱，淬入40～80℃油中，油冷至160～200℃出油空冷。560～590℃×2h×2次回火，硬度為44～47HRC。第二次回火冷至室溫清洗干凈，補充200℃×3～4h去應力。

（2）4CrMnSiMoV鋼制連桿熱鍛模等溫淬火500℃預熱，870℃加熱油淬，油冷至200℃左右出油空冷，580℃×3h回火，硬度為44～46HRC。

圖5-40 4CrMnSiMoV鋼奧氏體連續冷卻轉變圖

注：奧氏體化溫度為930℃，保溫15min，晶粒度為8～9級。

5.4.2 5SiMnMoV鋼

1.性能特點

5SiMnMoV是一種傳統的錘鍛模用鋼，鋼中的Si提高了熱疲勞性能、耐回火性，加入的Mn提高了淬透性，加入少量的V，可以改善鋼的韌性和塑性。該鋼適宜制造承受載荷不大的模具和中小型鍛模（邊長<400mm）。

2.化學成分及臨界點（見表5-45）

表5-45 5SiMnMoV鋼的化學成分及臨界點

3.熱處理工藝（見表5-46）

表5-46 5SiMnMoV鋼熱處理工藝

4.力學性能

5SiMnMoV鋼860℃淬火，回火溫度和力學性能的關系見表5-47。

表5-47 5SiMnMoV鋼回火溫度與力學性能的關系

5.應用

（1）5SiMnMoV鋼制錘鍛模箱式電爐加熱淬火 外形尺寸為250mm×250mm×250mm的錘鍛模在箱式電爐加熱淬火的熱處理工藝為：

1）預熱：在箱式電爐中加熱，裝箱保護，600℃×2h。

2）加熱：加熱溫度為850～870℃，保溫時間按1min/mm計算。

3）冷卻：油冷至160～200℃出油空冷，淬火后硬度為56～57HRC。

4）回火：出油后模具冷到120℃左右立即入爐回火，回火設備為帶有風扇的井式爐，500～520℃×3h×2次，回火后油冷，回火后硬度為39～44HRC。

（2）5SiMnMoV鋼制鉚釘模鹽浴淬火 鉚釘模具為風動工具的重要裝備，工作中主要承受沖擊壓縮載荷。原用T8等鋼制造，硬度為53～57HRC，壽命只有5000件左右；選用5SiMnMoV鋼鹽浴淬火，模具壽命達到2萬件。具體工藝簡介如下：

1）預熱：500℃×1min/mm空氣爐中預熱。

2）加熱：860℃×0.5min/mm鹽浴爐中加熱。

3）冷卻：油冷至200℃左右，入硝鹽280℃×2h等溫。

4）回火：硝鹽回火，240℃×2h×2次。

經上述工藝處理后，硬度為54～56HRC。

5.4.3 5CrMnSiMoV鋼

1.性能特點

5CrMnSiMoV鋼是無鎳錘鍛模鋼，主要應用于各種類型的錘鍛模和壓力機模。此鋼中含有一定量的Mo、V，因而有良好的高溫性能、耐回火性以及高的耐疲勞性能；雖然沖擊韌度稍遜色于5CrNiMo鋼，但由于強度高、耐熱性好，模具的使用壽命普遍較5CrNiMo鋼高，故可代替5CrNiMo鋼制模。

2.化學成分（見表5-48）

表5-48 5CrMnSiMoV鋼的化學成分

3.熱處理工藝（見表5-49）

表5-49 5CrMnSiMoV鋼熱處理工藝

4.力學性能

5CrMnSiMoV鋼880℃油淬，不同溫度回火后的力學性能見圖5-41；高溫硬度與高溫拉伸性能關系見圖5-42，高溫沖擊韌度見圖5-43。

圖5-41 不同溫度回火后的力學性能

注：880℃加熱，油淬。

圖5-42 高溫硬度與高溫拉伸性能的關系火

注：550℃回火。

圖5-43 高溫沖擊韌度

注：550℃回火。

5.淬透性曲線（見圖5-44）

圖5-44 淬透性曲線

注：奧氏體化溫度為880℃。

6.應用

該鋼主要用于精鍛模具，用該鋼制造的鍛模比4Cr5MoSiV鋼鍛模及進口的3Cr3Mo3Co3V鋼模具壽命分別提高5倍和1倍以上。