HD(4Cr3Mo2NiVNb)钢是一种高耐热热作模具钢。HD钢是在瑞典乌德霍姆Uddeholm工具钢UHB QRO80钢的基础上研制而成的新型热作模具钢，HD(4Cr3Mo2NiVNb)钢的使用寿命比3Cr2W8V钢有显著提高。
HD(4Cr3Mo2NiVNb)钢的化学成分：见表1.
表1 HD钢化学成分（质量百分数，%）
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C |
Si |
Mn |
Cr |
Mo |
Ni |
V |
Nb |
P |
S |
|
0.35~0.45 |
≤0.35 |
≤0.40 |
2.50~3.00 |
1.80~2.20 |
0.80~1.20 |
1.00~1.40 |
0.10~0.25 |
≤0.030 |
≤0.030 |
HD(4Cr3Mo2NiVNb)钢的特性及应用：
HD(4Cr3Mo2NiVNb)钢是为了适应700℃左右工作温度而研制的新型热作模具钢。HD钢是在4Cr3Mo3V钢的基础上，通过降低Mo、V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%。HD(4Cr3Mo2NiVNb)钢用于黑色及有色金属热挤压模，使用寿命比3Cr2W8V钢有显著提高。
HD2(4Cr3Mo3NiVNbB)钢是HD(4Cr3Mo2NiVNb)钢的改进型，在保持HD钢高强度的基础上，进一步提高了韧性，适用于加工铜管热挤压模的穿孔针。
HD(4Cr3Mo2NiVNb)钢的临界点：
Ac1≈770℃，Ms≈320℃.
HD(4Cr3Mo2NiVNb)钢的热加工：
HD(4Cr3Mo2NiVNb)钢的锻造工艺规范见表2.
表2 HD钢锻造工艺规范
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加热温度/℃ |
始锻温度/℃ |
终锻温度/℃ |
冷却方式 |
|
1100~1150 |
1000~1050 |
≥850 |
缓冷 |
HD(4Cr3Mo2NiVNb)钢的热处理工艺：
⒈预备热处理（退火）：
加热温度为840~860℃，保温4h，炉冷到550℃以下出炉空冷。
⒉淬火及回火
淬火温度为1130℃，油冷，硬度为53.5HRC。回火温度为650~700℃，硬度40~47HRC。表3为淬火温度与硬度、晶粒度的关系。HD钢与3Cr2W8V钢在不同温度回火时的硬度值对比见表4。
表3 HD淬火温度与硬度、晶粒度的关系
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淬火温度/℃ |
1050 |
1100 |
1130 |
1160 |
1180 |
1200 |
|
硬度/HRC |
50.5 |
53.5 |
53.5 |
56.0 |
56.0 |
56.5 |
|
晶粒度/级 |
- |
11 |
10 |
8~9 |
7~8 |
7~8 |
表4 HD钢与3Cr2W8V钢在不同温度回火时的硬度值对比
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回火温度/℃ |
300 |
400 |
500 |
530 |
560 |
590 |
620 |
650 |
700 |
|
HD钢 |
52.5 |
52.0 |
52.5 |
53.5 |
54.0 |
53.8 |
51.2 |
47.0 |
41.0 |
|
3Cr2W8V |
51.0 |
51.0 |
51.4 |
52.3 |
51.5 |
51.8 |
50.0 |
46.0 |
34.0 |
注：淬火温度1130℃。
HD(4Cr3Mo2NiVNb)钢的力学性能：
HD钢与3Cr2W8V钢的室温力学性能对比见表5；
HD钢与3Cr2W8V钢的高温力学性能对比见表6。
表5 HD钢与3Cr2W8V钢的室温力学性能对比
|
热处理工艺 |
σ0.2/MPa |
ψ（%） |
αK/J•cm-2 |
|||
|
HD |
3Cr2W8V |
HD |
3Cr2W8V |
HD |
3Cr2W8V |
|
|
1130℃淬火，650℃回火。 |
1633 |
1463 |
32.4 |
41.8 |
38.8 |
- |
|
1130℃淬火，700℃回火。 |
1165 |
952 |
45.7 |
41.9 |
48.8 |
- |
表6 HD钢与3Cr2W8V钢的高温力学性能对比
|
试验温度 |
σ0.2/MPa |
ψ（%） |
αK/J•cm-2 |
|||
|
HD |
3Cr2W8V |
HD |
3Cr2W8V |
HD |
3Cr2W8V |
|
|
650℃ |
1633 |
1463 |
32.4 |
41.8 |
38.8 |
- |
|
700℃ |
1165 |
952 |
45.7 |
41.9 |
48.8 |
- |
注：αK值中分母为硬度值（HRC）
HD(4Cr3Mo2NiVNb)钢的实际应用：
在相同的硬度条件下，HD(4Cr3Mo2NiVNb)钢比3Cr2W8V钢的断裂韧度高50%，700℃高温短时抗拉强度高70%，冷疲劳抗力和热磨损性能分别高出1倍和50%。HD钢应用于钢质药管热挤压凸模、铜合金管材挤压底磨和穿孔针，热挤压轴承环凸模和凹模、气门挤压底磨等模具，实用寿命比3Cr2W8V钢提高，HD(4Cr3Mo2NiVNb)钢的实际应用效果见表7.
表7 HD钢应用效果（与3Cr2W8V钢的寿命对比）
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模具名称 |
产品材料 |
HD钢寿命/支 |
3Cr2W8V寿命/支 |
|
铜管挤压底模 |
70-1锡黄铜 |
420 |
150左右 |
|
铜管挤压底模 |
10-1-1铁白铜 |
59 |
25左右 |
|
热挤压凸模 |
低碳钢 |
420 |
150左右 |
|
穿孔针 |
70-1锡黄铜 |
240 |
120 |
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挤压底模 |
4Cr9Si2 |
2500 |
150左右 |
|
218轴承凸模 |
GCr15 |
10000 |
- |
|
218轴承凹模 |
GCr15 |
11000还可用 |
- |
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