4Cr3Mo3SiV模具钢的用途及特性

　　合金工具钢：4Cr3Mo3SiV

　　标准GB/T1299-1985

　　4Cr3Mo3SiV热作模具钢，是引进美国的H10钢，有好的淬透性，韧性和高温硬度。

　　4Cr3Mo3SiV化学成分：

　　碳 C ：0.35～0.45

　　硅 Si：0.80～1.20

　　锰 Mn：0.25～0.70

　　硫 S ：≤0.030

　　磷 P ：≤0.030

　　铬 Cr：3.00～3.75

　　镍 Ni：≤0.25

　　铜 Cu：≤0.30

　　钒 V ：0.25～0.75

　　钼 Mo：2.00～3.00

　　硬度 ：退火,≤229HB,压痕直径≥4.0mm

　　一、特性

　　(一)机械性能

　　高强度和硬度

　　铬(Cr)在4Cr3Mo3SiV模具钢中是提高硬度和强度的重要元素。铬与碳形成的碳化物(如Cr₂₃C₆等)弥散分布于钢的基体，阻碍位错运动，从而增强钢的强度和硬度。例如，在模具受到挤压或冲压等较大压力时，这种高强度和硬度能防止模具变形，保证模具型腔的尺寸精度。

　　钼(Mo)元素可固溶在基体中产生固溶强化效果，提高钢的强度。同时，钼还能提高钢的回火稳定性，进一步增加钢的硬度。

　　硅(Si)元素在一定程度上有助于提高钢的强度。硅能提高钢的屈服强度，并且在热处理过程中，硅可以抑制钢的回火软化，使钢在较高温度下仍能保持较高的硬度。

　　钒(V)元素形成的碳化物(如VC)硬度高且细小弥散，对提高钢的硬度和强度贡献显著。

　　良好的韧性

　　钒(V)元素在提高4Cr3Mo3SiV模具钢的韧性方面有积极作用。钒形成的碳化物在钢的凝固和热处理过程中可细化晶粒，细化后的晶粒结构能有效阻碍裂纹扩展，使钢在受到冲击载荷时不易断裂。例如，在模具开合过程中可能产生的冲击下，这种钢能够保持较好的完整性。

　　(二)热性能

　　热稳定性

　　铬(Cr)和钼(Mo)元素赋予4Cr3Mo3SiV模具钢良好的热稳定性。在高温环境下，这些元素能够抑制钢的晶粒长大，保持钢的组织结构稳定。例如，在热作模具(如压铸模具)工作时，面对高温液态金属的反复作用，该模具钢能维持其基本机械性能，不会因高温而迅速软化或变形。

　　热疲劳性能

　　钼(Mo)和钒(V)元素对提高4Cr3Mo3SiV模具钢的热疲劳性能至关重要。热疲劳是热作模具常见的失效形式，在模具反复受热和冷却过程中，热应力容易产生裂纹。钼和钒通过提高钢的抗软化能力和细化晶粒等方式，增强了钢的抗热疲劳能力，使模具在频繁的热循环过程中不易产生热疲劳裂纹。

　　(三)耐腐蚀性

　　耐蚀性原理

　　铬(Cr)元素在4Cr3Mo3SiV模具钢表面形成一层致密的氧化铬(Cr₂O₃)保护膜。这层保护膜可阻止外界腐蚀介质(如潮湿空气、脱模剂等)与钢的基体接触，从而提高模具钢的耐腐蚀性。虽然这种模具钢不是专门的耐腐蚀钢种，但在一般模具工作环境下，能有效抵抗腐蚀，保持模具的表面质量和性能。

　　二、用途

　　(一)热作模具

　　压铸模具

　　4Cr3Mo3SiV模具钢的高强度、良好的热疲劳性能和热稳定性使其非常适合用于压铸模具。压铸过程中，模具要承受高温液态金属的高压、高速冲击，并且要经历反复的加热和冷却。这种模具钢能够满足压铸模具的这些要求，例如在铝合金压铸模具中，能有效延长模具的使用寿命。

　　热锻模具

　　对于热锻模具，4Cr3Mo3SiV模具钢也是理想的材料。热锻过程中，模具要承受巨大的冲击力和高温，这种钢的高强度和良好的韧性能够保证模具在热锻过程中不会轻易损坏，并且其热稳定性能够确保在长时间的热锻操作下模具的性能稳定。

　　(二)塑料模具

　　大型塑料模具

　　在大型塑料模具制造中，4Cr3Mo3SiV模具钢的强度和硬度优势明显。大型塑料模具在注塑过程中需要承受较大的塑料熔体压力，这种模具钢能够保证模具在压力下不变形，确保注塑产品的尺寸精度。

　　高要求塑料模具

　　对于一些对模具性能要求较高的塑料模具，如需要承受较高温度或较长使用寿命的模具，4Cr3Mo3SiV模具钢的热稳定性和耐腐蚀性能够满足要求。它可以保证模具在长期使用过程中，表面质量和尺寸精度不会因温度和腐蚀等因素而受到较大影响。