4Cr3Mo3W4VNb(GR)钢
4Cr3Mo3W4VNb钢代号为GR钢,属研制的新型钨钼系高热强性热作模具钢，4Cr3Mo3W4VNb(GR)钢是现有热作模具钢中高温强度较高,热稳定性较好,并具有良好抗冷热疲劳性能的钢种。4Cr3Mo3W4VNb(GR)钢中加入了适当比例的Cr、Mo和V,又加入4%W,所以该钢的高温强度和热稳定性得到进一步提高,使钢在具有良好的淬透性和足够的高温强度及热稳定性的同时,还具有良好的抗冷热疲劳性能及适当的塑性和韧性。4Cr3Mo3W4VNb(GR)钢中还加入了微量Nb,降低了钢的过热敏***,使含量较高的W、Mo等合金碳化物在较高的淬火温度下更完全地溶入基体中,进一步提高了钢的高温强度、高温硬度、回火稳定性和耐磨性,但又不至晶粒粗大。
4Cr3Mo3W4VNb(GR)钢亦属于一种高热强性基体钢,该钢当初是针对精密锻造、高速镦锻和热挤压等热形变模具而研制的,此类模具要求模具材料具备高的高温强度,良好的热稳定性和抗冷热疲劳性,适当的塑性和韧性,良好的淬透性和热传导性。
热作模具钢 GR
新型热作模具钢 GR的热强性、热硬性、耐磨性、抗冷热疲劳性及锻造加工、
切削加工等性能均好，钢的淬火温度范围宽，过热敏***低，淬透性高。该模具钢曾获得上海市科技成果三等奖。
2.1.1主要化学成分（wt%）
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元素 |
C |
Si |
Cr |
Mo |
W |
V |
微量元素 |
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含量 |
0.45 |
0.3 |
3.0 |
2.5 |
4.0 |
1.2 |
适量 |
2.2.2物理性能
a.临界点
Ac1=821℃、Ac3=880℃、Ar3=850℃、Ar1=752℃、Ms=204℃
b.线膨胀系数
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试验温度℃ |
16~ 100 |
16~ 200 |
16~ 300 |
16~ 400 |
16~ 500 |
16~ 600 |
16~ 700 |
|
a×10-6/℃ |
8.4 |
11.5 |
12.2 |
12.5 |
12.7 |
12.7 |
12.9 |
2.2.3室温及高温力学性能
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试验温度 |
σb(MPa) |
δ (%) |
Ψ (%) |
ak(J/cm2) |
|
室温 |
1880 |
6.7 |
20 |
16 |
|
600℃ |
1440 |
1.25 |
3.0 |
23 |
|
650℃ |
1220 |
2.0 |
3.0 |
26 |
|
700℃ |
≥700 |
9.0 |
51 |
31 |
2.2.4抗冷热疲劳性能试样尺寸15×20×70mm，用高频加热，在室温735℃范围内循环。加热时间12s，
水冷，冷却时间5s，经630次循环后试样表面裂纹情况如下：
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钢种 |
硬度 HRC |
裂纹根数 |
裂纹深度总和mm |
***大裂纹深度mm |
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SRIM GR |
51.5 |
14 |
0.68 |
0.119 |
|
3Cr2W8V |
47.3 |
8 |
4.53 |
1.34 |
2.2.5工艺性能锻造温度范围1150～900℃,锻后砂冷。经850℃退火后HB 170～235。推荐采用1160～1200℃淬火。对要求塑性、韧性较好的模具，用低的淬火温度；对要求高温的强度和回火稳定性好的模具，用较高的淬火温度。一般采用630+600℃或
600+580℃2~3次回火，回火时间每次~2h。形状复杂的模具，必须进行3次回火。
2.2.6应用范围
由于 GR模具钢具有高温强度高、热稳定性好的特点，所以它尤其适用于工作温度在600～700℃的热作模具，已在汽车、电机、冶金、轴承、标准件、自行车、缝纫机等行业应用，举例如下：
（1） 轴承内圈成形冲头寿命为3Cr2W8V钢的4～8倍。
（2）轴承内圈切底冲头寿命为3Cr2W8V钢的4～4.5倍。
（3）轴承内圈成形凹模寿命为3Cr2W8V钢的2.5～4.6倍。
（4）轴承外圈成形凹模寿命为3Cr2W8V钢的3倍。
（5）钢球热镦模寿命为3Cr2W8V钢的2倍以上。
（6）汽车气门热锻模寿命为3Cr2W8V钢的4.2倍。
（7）汽车弹簧心棒寿命为3Cr2W8V钢的2倍。
（8）汽车起动电机驱动齿轮高速锻模寿命为H13钢的2～3倍。
（9）M22～27螺帽热镦模寿命为3Cr2W8V钢的2～8倍。
（10）柱塞热压冲头寿命达3000～5000件，为3Cr2W8V钢的15～20倍。
（11）紫铜热挤压模寿命为3Cr2W8V钢的6倍。
（12）自行车曲柄滚锻模寿命达2000次，为3Cr2W8V钢的3倍。
（13）缝纫机摆梭头寿命为3Cr2W8V钢的2倍。