HP-4A模具钢的合金成分设计与微观组织研究

　　HP-4A模具钢的用途及特性分析

　　一、HP-4A模具钢概述

　　HP-4A是日本大同特殊钢(DAIDO STEEL)新研发的第四代高性能热作模具钢，属于HP系列中的新旗舰产品。该钢种采用革命性的纳米复合强化技术和独特的合金设计，在高温强度、抗热疲劳性能和尺寸稳定性方面实现了突破性提升，专为超大型、超高精度压铸模具和极端工况热锻模具设计。

　　韩国斗山重工HP-4A塑料模具钢

　　HP-4A化学成分：

　　C：0.36-0.44

　　Si：0.15-0.35

　　Mn：0.85-0.95

　　Ni：≤0.5

　　Cr：0.90-1.1

　　Mo：0.25-0.35

　　HP-4A用途:一切大小塑胶模具，及可作锡、铅、锌合金压铸模之模座。

　　HP4A钢材已经热处理，硬度均匀，达278-311HB,29-33HRC,制成工模，切削性能及抛光性能优异， 适合电蚀操作，可以火焰加硬，表面镀铬及氮化处理。优特钢

　　三、主要特性

　　1. 物理特性

　　密度：7.95 g/cm³

　　热膨胀系数(20-850°C)：12.5×10⁻⁶/K

　　热导率：21.5 W/(m·K)

　　比热容：500 J/(kg·K)

　　2. 机械性能

　　室温硬度(淬火+回火后)：56-60 HRC

　　高温硬度(800°C)：≥50 HRC

　　抗拉强度：2050-2250 MPa

　　屈服强度：1850-2000 MPa

　　延伸率：6-8%

　　冲击韧性：≥8 J/cm²

　　3. 特殊性能

　　革命性的高温强度：850°C时仍保持超高硬度

　　突破性的抗热疲劳性能：比传统H13提高以上

　　的尺寸稳定性：热处理变形率<0.03%

　　zhuoyue的耐腐蚀性能：特别适合高腐蚀性熔融金属

　　优化的切削加工性：采用特殊退火工艺改善加工性

　　四、主要用途

　　1. 超大型一体化压铸模具

　　新能源车超大型一体化压铸模具：前后车身、底盘结构件

　　超大型电池包压铸模具：尺寸超过3米

　　航空航天超大型结构件压铸模具

　　超高寿命要求压铸模：200万模次以上

　　2. 极端工况应用

　　超高温合金(镍基、钛基)压铸模具

　　超高腐蚀性合金压铸模具

　　纳米级精度压铸模具(公差±0.02mm)

　　超快速循环压铸模具(节拍<45秒)

　　五、热处理工艺

　　1. 退火处理

　　温度：880-900°C

　　保温时间：5-7小时

　　缓冷至500°C后空冷

　　退火硬度：≤250 HB

　　2. 淬火处理

　　预热：860-880°C

　　奥氏体化温度：1120-1140°C

　　保温时间：45分钟/25mm

　　冷却方式：超高压气淬(20-25bar)

　　3. 回火处理

　　次回火：680-710°C

　　第二次回火：650-680°C

　　第三次回火：630-650°C

　　第四次回火：610-630°C

　　每次保温3.5小时

　　终硬度：56-60 HRC

　　六、与其他热作模具钢对比

　　特性HP-4AHP-1AHEMS-1ADIEVAR

　　高温强度极优+极优极优极好

　　抗热疲劳极优+极优极优极好

　　尺寸稳定性极优+极优极好好

　　耐腐蚀性极优+极优极优中等

　　切削性中等中等中等中等

　　价格高极高极高高

　　七、使用建议

　　模具设计要点：

　　采用AI多目标优化算法设计模具结构

　　设计智能自适应冷却系统

　　关键部位预留0.8-1.0mm表面处理余量

　　采用预应力框架+智能监测系统

　　热处理优化：

　　必须采用超高真空+气氛控制热处理工艺

　　严格控制淬火温度(±0.5°C)

　　推荐进行-196°C深冷处理72小时

　　采用四次回火+稳定化处理

　　使用维护建议：

　　新模具需进行2000次以上AI优化试模

　　每800-1500模次进行智能去应力回火

　　采用数字孪生技术实时监控模具状态

　　采用工业CT+超声波+涡流联合检测

　　HP-4A模具钢代表了当前热作模具钢技术的高水平，是专为新能源车超大型一体化压铸、航空航天极端工况等应用场景研发的革命性材料，其性能指标远超当前市场上其他热作模具钢产品。