Z38CDWV5高碳高铬冷作模具钢的强化机理

　　Z38CDWV5模具钢(AISI H13改良型)的用途及特性

　　基本介绍

　　Z38CDWV5是一种热作模具钢，属于欧洲标准(AFNOR)牌号，相当于改良型AISI H13钢。该材料通过优化合金成分(增加钨W和钒V含量)，显著提高了高温强度、热疲劳性能和耐磨性，是制造压铸模、热锻模和挤压模的理想材料。

　　核心特性

　　1. 热机械性能

　　优异的高温强度：在600°C仍保持≥1000MPa抗拉强度

　　出色的热疲劳抗力：比标准H13提高30%以上

　　优良的淬透性：空冷即可硬化，截面硬度均匀

　　2. 物理特性

　　热导率：24.3 W/(m·K)(500°C时)

　　热膨胀系数：12.5×10⁻⁶/°C(20-600°C)

　　服役温度范围：200-650°C(长期工作)

　　3. 加工性能

　　可加工性指数：65%(相对于1.2344标准)

　　抛光性能：可达镜面级(Ra≤0.05μm)

　　电加工性能：EDM加工后白层≤15μm

　　法国Z38CDWV5标准Z38CDWV5热作模具钢：高温耐磨耗性。

　　Z38CDWV5是一种空冷硬化型热作模具钢，淬透性很好，在中温具有较好的热强性、抗 化性、高的韧性的耐磨性，具有良好的耐冷热疲劳性能、加工性、热处理性能和抛光性能。

　　Z35CWDV5化学成分

　　碳C 0.32-0.40

　　硅Si 0.80-1.20

　　锰 Mn 0.20-0.50

　　铬Cr 4.50-5.50

　　钼Mo 1.00-1.60

　　钒V 0.20-0.50

　　钨W1.00-1.60

　　磷 P 0.03

　　硫 S 0.010以下

　　Z38CDWV5特点：具有良好的耐热性，在较高温度时具有较好的强度和硬度，高的耐磨性和韧性，良好的热疲劳性能。优良的综合力学性能和较高的抗回火稳定性。

　　注：特有的W-V复合碳化物显著提升高温性能

　　热处理工艺

　　1. 锻造

　　始锻温度：1100-1150°C

　　终锻温度：≥850°C

　　锻后需立即退火

　　2. 退火

　　加热至850-870°C保温4h

　　以≤20°C/h冷却至500°C后空冷

　　退火硬度：180-220HB

　　3. 淬火

　　预热：650°C+850°C(阶梯预热)

　　奥氏体化：1020-1050°C(根据尺寸选择)

　　冷却方式：空冷/高压气淬

　　4. 回火

　　双重回火：540-600°C×2h×2次

　　终硬度：48-52HRC

　　典型应用领域

　　1. 压铸模具

　　铝合金压铸模(寿命达15-20万次)

　　镁合金压铸模(比H13提高50%寿命)

　　铜合金压铸模(适用于≤800°C熔体)

　　2. 热作模具

　　汽车连杆锻模(可承受2000次/班次)

　　钛合金挤压模(工作温度550-650°C)

　　高速锻模(冲击载荷≥1500MPa)

　　3. 特种应用

　　玻璃模具(耐热疲劳性能优异)

　　塑料模具(高光泽度要求)

　　粉末冶金模具(高耐磨需求)

　　性能对比(与H13)

　　参数Z38CDWV5AISI H13提升幅度

　　高温硬度(600°C)42HRC38HRC+10.5%

　　热疲劳裂纹长度0.8mm1.2mm-33%

　　热导率(500°C)24.322.1+10%

　　模具寿命(压铸)18万次12万次+50%

　　使用建议

　　表面处理：

　　推荐PVD涂层(TiAlN/TiCN)

　　氮化处理：520°C×24h，白层≤20μm

　　避免镀铬(易导致氢脆)

　　维护保养：

　　每5000次循环需应力消除回火

　　使用专用模具清洗剂(pH6-8)

　　存储时需防锈处理

　　焊接修复：

　　选用AWS A5.28 ER90S-B9焊丝

　　预热温度：300-350°C

　　焊后立即300°C×2h去应力

　　经济性分析

　　虽然Z38CDWV5材料成本比H13高约25-30%，但由于：

　　模具寿命延长40-60%

　　维护周期延长50%

　　产品不良率降低30% 综合使用成本反而降低15-20%

　　总结

　　Z38CDWV5作为高端热作模具钢，通过优化的W-V合金设计，在保持H13良好韧性的同时，显著提升了高温强度、热疲劳抗力和耐磨性。特别适用于高应力、高温度的严苛工况，是汽车、航空航天等领域高端模具制造的优选材料。其优异的综合性能可使模具寿命提升50%以上，虽然初始成本较高，但全生命周期成本更具优势。