6Cr4W3Mo2VNb高速钢在精密冲压模具的寿命提升实践

　　6Cr4W3Mo2VNb（65Nb）高速钢 用途及特性

　　一、基本介绍

　　6Cr4W3Mo2VNb（简称65Nb）是我国自主研发的基体钢型高速工具钢，属于高性能冷作模具钢。该钢种通过优化合金配比（含Nb微合金化），兼具高速钢的高硬度、高耐磨性和合金工具钢的良好韧性，特别适合制造高负荷冷作模具。

　　6Cr4W3Mo2VNb标准GB/T 9943-2008

　　6Cr4W3Mo2VNb钢是一种高韧性的冷作模具钢，其成分接近高速钢（W6Mo5Cr4V2）的基本成分，属于基体钢类型。它具有高速钢的高硬度和高强度，又因无过剩的碳化物，所以比高速钢具有更高的韧性和疲劳强度。钢中加入适量的铌，可以起到细化晶粒的作用，并能提高钢的韧性和改善工艺性能。6Cr4W3Mo2VNb钢可用于制造冷挤压模具和冷镦模具等，模具使用寿命均有明显的提高。

　　6Cr4W3Mo2VNb化学成分：

　　C：0.60-0.70

　　Si：≤0.40

　　Mn：≤0.40

　　Cr：3.80- 4.40

　　Mo：1.80- 2.50

　　W：2.50- 3.50

　　V：0.80- 1.20

　　Nb：0.20- 0.35

　　P：≤0.030

　　S：≤0.030

　　6Cr4W3Mo2VNb力学性能

　　6Cr4W3Mo2VNb硬度：退火,≤255HB,压痕直径≥3.8mm;淬火,≥60HRC

　　三、关键性能指标

　　1. 机械性能（淬火+回火后）

　　硬度：HRC 60-64（高可达66）

　　抗弯强度：≥4000 MPa

　　冲击韧性：≥25 J/cm²

　　抗压强度：≥2500 MPa

　　耐磨性：优于Cr12MoV约30%

　　2. 物理性能

　　密度：7.85 g/cm³

　　热导率：23.5 W/(m·K)（20℃）

　　线膨胀系数：11.5×10⁻⁶/℃（20-600℃）

　　临界点：Ac1≈830℃，Ac3≈910℃

　　四、材料核心优势

　　独特的性能平衡

　　硬度（HRC 60+）与韧性（高于传统高速钢）的完美结合

　　抗弯强度是Cr12型模具钢的1.5-2倍

　　优异的耐磨性能

　　含Nb/V复合碳化物，耐磨性接近高速钢

　　使用寿命可达Cr12MoV的2-3倍

　　良好的工艺性能

　　锻造温度范围宽（900-1150℃）

　　退火硬度≤241HB，切削加工性良好

　　抗疲劳性能突出

　　特别适合承受冲击载荷的模具

　　在交变应力下不易开裂

　　五、典型应用领域

　　1. 冷作模具

　　精密冲裁模（厚度＞6mm板材）

　　冷挤压模（铝合金、铜合金）

　　拉伸模（不锈钢制品）

　　2. 成型刀具

　　高强度螺栓滚丝轮

　　精密齿轮轧轮

　　异形件成型刀具

　　3. 特殊工况模具

　　轴承滚子冷镦模

　　弹壳成型模

　　高强度钢板冲模

　　六、热处理工艺指南

　　1. 标准热处理流程

　　退火：860-880℃保温2h，炉冷至500℃出炉（硬度≤241HB）

　　淬火：

　　预热：800-850℃（0.5min/mm）

　　奥氏体化：1120-1160℃（盐浴炉）/1150-1180℃（真空炉）

　　冷却：油淬或分级淬火（540-560℃盐浴停留）

　　回火：520-560℃×2h×2次（硬度HRC 60-63）

　　2. 特殊处理工艺

　　等温淬火：240-280℃盐浴等温（提高韧性）

　　深冷处理：-196℃×2h（提高硬度0.5-1HRC）

　　表面处理：PVD-TiN涂层（表面硬度可达HV 3000+）

　　七、加工与制造要点

　　1. 锻造工艺

　　始锻温度：1100-1150℃

　　终锻温度：≥850℃

　　锻后缓冷（砂冷或炉冷）

　　2. 机械加工

　　粗加工：退火状态下进行

　　精加工：热处理后采用CBN刀具精磨

　　电加工：线切割后需160-180℃去应力回火

　　八、使用注意事项

　　模具设计要点

　　建议采用整体淬火，避免镶拼结构

　　过渡圆角半径≥2mm

　　维护保养

　　每5000-10000次冲压后需抛光刃口

　　避免局部过热（＞250℃）

　　替代材料对比

　　更高耐磨性：W6Mo5Cr4V2（高速钢）

　　更高韧性：Cr5Mo1V（美国A2）

　　经济型替代：Cr12MoV（寿命较短）

　　九、国内外同类材料对照

　　中国(GB)美国(AISI)日本(JIS)欧洲(EN)

　　6Cr4W3Mo2VNb无直接对应无直接对应无直接对应

　　类似性能M2高速钢SKH511.3343

　　十、总结

　　6Cr4W3Mo2VNb（65Nb）是我国模具钢领域的重大创新，通过Nb微合金化技术实现了高速钢与合金工具钢的性能融合。其高硬度（HRC 60+）与高韧性（冲击值＞25J/cm²）的独特组合，使其成为厚板冲裁、精密冷挤等重载模具的材料。相比传统Cr12型模具钢，其使用寿命可提高2-3倍，特别适合加工不锈钢、高强度钢板等难变形材料。该材料的热处理窗口较宽（1120-1180℃淬火），通过合理的热处理工艺可获得佳性能组合，是我国精密模具制造的重要基础材料。