4Cr5MoSiV1鋼(H13鋼)是近幾年來(lái)我國(guó)引進(jìn)國(guó)外優(yōu)良鋼種而生產(chǎn)的高強(qiáng)韌性熱作模具鋼。該鋼具有高的高溫強(qiáng)度和韌性，高的淬透性和良好的高溫叫火穩(wěn)定性，和我國(guó)慣用的
熱作模具鋼3Cr2W8V相比，淬火硬度比較高，碳化物比較均勻．正逐步取代3Cr2W8V鋼米制作壓鑄模和熱擠壓模。該鋼常用的淬火溫度為(1030～1080)，加熱設(shè)備多采用真空爐
加熱，負(fù)壓或正壓氣淬或油淬。但對(duì)一些變形要求嚴(yán)格的復(fù)雜模具，能否采用低一些的淬火溫度來(lái)減少其變形呢?為此，我們對(duì)該鋼采用不同的淬火加熱溫度、冷卻方式進(jìn)行淬火，對(duì)比其淬硬深度、抗回火穩(wěn)定性、耐孵性．試圖找出一種變形較小的熱處理工藝。
1 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)方法
        試驗(yàn)工藝為真空爐1050_, -4-10 C加熱負(fù)壓氣淬；氣體滲碳爐960±10℃用煤油+甲醇保護(hù)加熱油淬和風(fēng)冷，回火在空氣爐進(jìn)行，溫度為(500~620)C。
1．1 試驗(yàn)材料
        試驗(yàn)材料為我國(guó)大冶鋼廠(chǎng)生產(chǎn)的4CrSMoSiV1鋼，其化學(xué)成分W( )為：0．32～ 0．42C，0．8～ 1．2Si，0．4Mn，4．5～5．5Cr。1．0～1．5Mo，0．8～1．0V。金相及耐磨試樣尺寸為10mm×10mm×10mm，淬硬深度試塊尺寸為牽170mm×170ram，經(jīng)球化退火預(yù)先熱處理。
1．2 試驗(yàn)方法
        加熱設(shè)備為國(guó)產(chǎn)ZC2—100型真空淬火爐，RJJ一35—9型氣體滲碳爐。硬度測(cè)量采用HR一150型洛氏硬度計(jì)，載荷為1470N；金相分析用PME3—313UN型金相顯微鏡；耐磨試驗(yàn)在MM一200型磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，采用切入法，以相同磨痕寬度的磨損時(shí)問(wèn)來(lái)對(duì)比其耐磨性。
2 試驗(yàn)結(jié)果及分析
2．1 淬硬深度試驗(yàn)
        淬硬深度試塊分別經(jīng)過(guò)1050 C負(fù)壓氣淬、960℃保護(hù)氣氛油淬和風(fēng)冷后，用線(xiàn)切割在／2高度處切開(kāi)，磨光切割面后，從外向圓心方向每隔5mm測(cè)一硬度點(diǎn)，每塊試塊測(cè)出6條硬度分布曲線(xiàn)，作出硬度分布帶，如圖2所示。從圖中可以看出，1050 C真空加熱負(fù)壓氣淬的試塊，表面至心部的硬度值在(53．5～55．3)HRC之間；960℃氣體滲碳爐保護(hù)氣氛加熱
油淬的試塊，表面至心部的硬度值在(49．5～54．5)HRC之間，960 C氣體滲碳爐保護(hù)氣氛加熱風(fēng)冷的試塊，表面至心部的硬度值在(47．5～52．5)HRC之間。這說(shuō)明4Cr5MoSiV1鋼具有相當(dāng)高的淬透性，經(jīng)上述3種工藝處理，都可把}170mm的試塊淬透，得到較高的硬度。從圖2中還可以看出，1050℃真空加熱負(fù)壓氣淬的硬度值比960 C氣體滲碳爐保護(hù)氣氛加熱油淬的高，而960℃氣體滲碳爐保護(hù)氣氛加熱，油冷的硬度值又比風(fēng)冷的高。可見(jiàn)，這3種工藝的實(shí)施可根據(jù)模具工作條件和模具形狀復(fù)雜程度對(duì)變形的要求來(lái)選取。在沒(méi)有真空爐的情況下，用氣體滲碳爐加保護(hù)氣氛來(lái)進(jìn)行熱處理，也可以得到很好的熱處理效果。
2．2 抗回火穩(wěn)定性試驗(yàn)
        4Cr5MoSiVl鋼經(jīng)1050℃真空加熱負(fù)壓氣淬和960~C保護(hù)氣氛加熱油淬后，在不同溫度回火2h后的硬度和回火溫度關(guān)系曲線(xiàn)。從圖3中可以看出，1050℃高溫加熱淬火的4Cr5MoSiVl鋼有二次硬化現(xiàn)象，其溫度在(500～520)℃ 之間，隨著回火溫度提高，520℃ 以上回火的硬度都在明顯下降。由于高溫加熱溶入奧氏體的合金元素較多，淬火的硬度比較高，抗回火穩(wěn)定性也比較好，如56O℃ 回火后，高溫加熱淬火的硬度仍為55HRC以上，而960~C加熱淬火的硬度只有53HRC，但可看出960"C淬火也已具有足夠的回火穩(wěn)定性。
2．3 金相組織分析
         圖4、5為4Cr5MoSiVl鋼經(jīng)1050℃真空負(fù)壓氣淬和960℃保護(hù)氣氛加熱油淬的金相照片。從照片可看出，淬火金相組織是由馬氏體(白色)加上殘留奧氏體、少量的粒狀未溶碳化物和貝氏體組成。兩照片不同之處是經(jīng)960℃加熱油淬的是細(xì)針狀馬氏體加上較多的顆粒狀未溶碳化物和貝氏體組成，整體組織較細(xì)密。圖6、7為4Cr5MoSiVl鋼經(jīng)1050℃真空負(fù)壓氣淬和960℃保護(hù)氣氛加熱油淬加560℃X 2h兩次回火的金相照片。其組織差異不大，均為回火馬氏體加上少量粒狀碳化物和貝氏體組織。
2．4 耐磨性對(duì)比試驗(yàn)
        耐磨性對(duì)比試驗(yàn)的對(duì)磨件采用硬質(zhì)合金圓環(huán)，直徑~40mm，硬度為(65～68)HRC，轉(zhuǎn)速為200r／min，正壓力為98N。每隔5min測(cè)量一次磨痕寬度，試驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。從
圖中可看出，經(jīng)1050 C淬火回火試樣的耐磨性比960℃淬火回火的稍好。耐磨性對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果與前述1050℃淬火回火的硬度比960℃淬火回火的稍高是一致的。對(duì)珠江三角洲幾十家工廠(chǎng)的4Cr5MoSiVl鋼制壓鑄模、熱擠壓模采用960~C滲碳爐保護(hù)氣氛加熱油淬或強(qiáng)風(fēng)吹冷，在工件有效厚度不太大的形狀復(fù)雜的模具熱處理生產(chǎn)中，取得較為滿(mǎn)意的較果。如南海某鋁廠(chǎng)使用的4Cr5MoSiVl鋼壓鑄模具，有效厚度(60～80)mm，形狀較復(fù)雜，變形要求在0。lmm 以下，采用真空加熱負(fù)壓氣淬或960℃保護(hù)氣氛加熱油冷，變形量都超差，后采用960℃加熱風(fēng)冷，變形達(dá)到要求，硬度(48～52)HRC，模具使用壽命達(dá)4萬(wàn)件以上。又如廣西桂林某發(fā)動(dòng)機(jī)配件廠(chǎng)使用的4Cr5MoSiVl鋼發(fā)動(dòng)機(jī)殼壓鑄模，重量約300kg，用960℃加熱風(fēng)冷，560℃回火后硬度還有(46～48)HRC，滿(mǎn)足了使用要求。
4 結(jié)論
        4Cr5MoSiVl鋼經(jīng)1050℃真空加熱油淬或負(fù)壓氣淬，硬度可達(dá)55HRC；卡170ram直徑的試塊可以完全淬透。