1. 材料概述与特性
4Cr5MoSiV1(对应美国牌号H13)是一种空冷硬化热作模具钢,属于C-Cr-Mo-Si-V合金体系,执行标准为GB/T 1299-2000(统一数字代号A20502)。该材料以优异的热强度、韧性、热疲劳抗力和耐磨性为核心特点,尤其适合中高温(约600℃)工况环境。其成分设计平衡:碳(C)含量0.32%~0.45%,确保基体硬度与耐磨性;铬(Cr)含量4.75%~5.50%,提升淬透性和抗氧化性;钼(Mo)和钒(V)分别强化高温强度与细化晶粒。与同类钢如4Cr5MoSiV相比,更高的钒含量(0.80%~1.20%) 使其在600℃时具有更优的韧性和抗软化能力。
2. 物理与力学性能
- 物理参数:密度为7.8 t/m³,弹性模量210 GPa。热膨胀系数从20℃至700℃逐步升高(9.1×10⁻⁶/℃至13.5×10⁻⁶/℃),热导率在25℃时为32.2 W/(m·K),至650℃时降至28.8 W/(m·K),体现良好的导热稳定性。
- 临界温度:Ac₁(加热时奥氏体开始形成温度)为860℃,Ac₃为915℃,Ms(马氏体转变起点)为340℃。
- 力学性能:退火状态硬度≤235 HB,便于切削加工;经热处理后硬度可达50-55 HRC,抗拉强度超1500 MPa,同时保持较高韧性。
3. 热处理工艺
4Cr5MoSiV1的热处理主要包括退火、淬火与回火三个关键阶段:
- 退火:钢材通常以退火状态交货,硬度控制≤235 HB,为后续加工奠定基础。
- 淬火:采用分段加热,先预热至790±15℃,再升温至1000-1010℃(盐浴或可控气氛炉)保温5-15分钟,后空冷。空冷即可实现硬化,变形倾向小,适用于精密模具。
- 回火:推荐在550±6℃回火,以消除应力并调整韧性。需避开200-300℃的回火脆性区,防止韧性下降。
4. 特性与核心优势
- 高热强度和韧性:在600℃中温环境下仍保持高硬度与抗变形能力,适合压铸、锻造等热循环工况。
- 优异的热疲劳抗力:能承受反复急热急冷,避免表面开裂,延长模具寿命。
- 良好的淬透性:空冷即可实现均匀硬化,减少变形与氧化皮生成。
- 耐熔融金属冲蚀:对铝、镁等熔融金属有较高耐腐蚀性,广泛用于压铸模。
5. 应用领域
4Cr5MoSiV1是热作模具钢中应用最广泛的牌号之一,主要适用于:
- 压铸模具:铝、镁、锌合金压铸模,兼顾耐热性与抗熔损能力。
- 热锻模与挤压模:用于高强度金属的热成形,如汽车曲轴、连杆锻模。
- 塑料模具:针对高温工程塑料的注射模,要求高耐磨与耐腐蚀的场景。
- 其他工具:热剪切刀、热作冲头等需承受机械与热复合载荷的部件。
6. 供应形式
该材料以退火状态交货,常见供应形式包括:
- 棒材/圆钢:直径范围6-350 mm,分为光圆、黑皮圆、锻圆等,适用于轴类、模芯零件。
- 板材:厚度6-300 mm,包括轧板、锻板及薄板,用于大型模具基体或冲压模板。
- 特殊型材:如管材、线材及定制锻件,满足非标结构需求。

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