4Cr3Mo3W4VNb模具钢特性与用途综述

　　4Cr3Mo3W4VNb模具钢的用途及特性

　　4Cr3Mo3W4VNb(GR)高寿命热作模具钢，高速锤锻模用高热强钢，该钢的热强性、热硬性、耐磨性、耐冷热疲劳性能、锻造性能，以及切削加工等性能均良好，该钢的淬火加热温度范围宽，过热敏感性能低，淬透性较高。

　　4Cr3Mo3W4VNb化学成分:

　　C：0.37～0.47

　　Si：≤0.50

　　Cr：2.50～3.50

　　Mo：2.00～3.00

　　W：3.50～4.50

　　V：1.00～1.40

　　Nb：0.10～0.20

　　一、特性

　　(一)机械性能

　　高强度和硬度

　　铬(Cr)在4Cr3Mo3W4VNb模具钢中对提高硬度和强度起着重要作用。铬与碳形成多种碳化物，如Cr₂₃C₆等，这些碳化物弥散分布在钢的基体中，阻碍位错运动，从而提高钢的强度和硬度。例如，在模具承受成型压力时，这种高强度和硬度能防止模具表面变形，确保模具型腔的精度。

　　钼(Mo)元素可固溶在基体中，产生固溶强化效果，提高钢的强度。同时，钼能提高钢的回火稳定性，进一步增强钢的硬度。

　　钨(W)是一种强碳化物形成元素，在钢中形成WC等碳化物。这些碳化物硬度极高且弥散分布，极大地提高了钢的硬度和强度。与其他元素协同作用，使得4Cr3Mo3W4VNb模具钢能承受更高的应力。

　　钒(V)和铌(Nb)元素形成的碳化物，如VC、NbC等，这些碳化物细小且弥散，对提高钢的硬度和强度贡献显著。

　　良好的韧性

　　钒(V)和铌(Nb)元素除了提高强度外，还对提高韧性有帮助。它们形成的碳化物在钢的凝固和热处理过程中可细化晶粒，细化后的晶粒结构能有效阻碍裂纹扩展，使钢在受到冲击载荷时不易断裂。例如，在模具受到意外冲击时，这种钢能较好地保持其完整性。

　　(二)热性能

　　热稳定性

　　铬(Cr)、钼(Mo)和钨(W)元素赋予4Cr3Mo3W4VNb模具钢良好的热稳定性。在高温环境下，这些元素能够抑制钢的晶粒长大，保持钢的组织结构稳定。例如，在热作模具工作时，如压铸模具在高温液态金属的反复作用下，该模具钢能维持其基本机械性能，不会因高温而迅速软化或变形。

　　热疲劳性能

　　钼(Mo)、钨(W)、钒(V)和铌(Nb)元素对提高4Cr3Mo3W4VNb模具钢的热疲劳性能非常关键。热疲劳是热作模具常见的失效形式，在模具反复受热和冷却过程中，热应力容易产生裂纹。这些元素通过提高钢的抗软化能力、细化晶粒等方式，增强了钢的抗热疲劳能力，使模具在频繁的热循环过程中不易产生热疲劳裂纹。

　　(三)耐腐蚀性

　　耐蚀性原理

　　铬(Cr)元素在4Cr3Mo3W4VNb模具钢表面形成一层致密的氧化铬(Cr₂O₃)保护膜。这层保护膜可阻止外界腐蚀介质(如潮湿空气、脱模剂等)与钢的基体接触，从而提高模具钢的耐腐蚀性。虽然这种模具钢不是专门的耐腐蚀钢种，但在一般模具工作环境下，能有效抵抗腐蚀，保持模具的表面质量和性能。

　　二、用途

　　(一)热作模具

　　压铸模具

　　4Cr3Mo3W4VNb模具钢的高强度、良好的热疲劳性能和热稳定性使其非常适合用于压铸模具。压铸过程中，模具要承受高温液态金属的高压、高速冲击，并且要经历反复的加热和冷却。这种模具钢能够满足压铸模具的这些要求，例如在铝合金压铸模具中，能够有效延长模具的使用寿命。

　　热锻模具

　　对于热锻模具，4Cr3Mo3W4VNb模具钢也是理想的材料。热锻过程中，模具要承受巨大的冲击力和高温，这种钢的高强度和良好的韧性能够保证模具在热锻过程中不会轻易损坏，并且其热稳定性能够确保在长时间的热锻操作下模具的性能稳定。

　　(二)塑料模具

　　大型塑料模具

　　在大型塑料模具制造中，4Cr3Mo3W4VNb模具钢的强度和硬度优势明显。大型塑料模具在注塑过程中需要承受较大的塑料熔体压力，这种模具钢能够保证模具在压力下不变形，确保注塑产品的尺寸精度。

　　高要求塑料模具

　　对于一些对模具性能要求较高的塑料模具，如需要承受较高温度或较长使用寿命的模具，4Cr3Mo3W4VNb模具钢的热稳定性和耐腐蚀性能够满足要求。它可以保证模具在长期使用过程中，表面质量和尺寸精度不会因温度和腐蚀等因素而受到较大影响。