5CrNiMo(5Cr06NiMo)热锻模具钢_5CrNiMo淬火_回火_传统热锻模具钢

5CrNiMo(5Cr06NiMo)
热锻模具钢
低耐热高韧性热作模具钢

5CrNiMo(5Cr06NiMo)钢为20世纪50年代开始应用的传统热锻模具钢，是我国低合金热作模具钢的代表性钢号。具有良好的塑性与韧性及淬透性，其尺寸效应不明显，400mmX300mmX300mm钢坯淬火回火后硬度均匀，表面和心部的硬度差仅1~2HRC。同时具有良好的强度和高的耐磨性，室温力学性能与高温力学性能几乎一致，其含有Mo，故对于回火脆性不敏感；由于碳化物形成元量低，二次硬化效果不明显，故热稳定性不高，高温强度低，5CrNiMo(5Cr06NiMo)钢多用来制造大型、中型的锻模，但该钢容易出现白点。5CrNiMo(5Cr06NiMo)已纳入国家标准GB/T1299、GB/T24594及冶金部标准YB/T095，统一数字代号：T20103。
国外同类型钢号有德国的55NiCrMoV6(DIN)，日本的SKT4(JIS)，俄国的5XHM(ГОСТ)，55NiCrMoV2(ISO)，欧共体的55NiCrMoV7(EN)，美国的近似钢号为L6(AISI、ASTM)，但L6碳含量高(0.65~0.75%)，V作为残剩合金元素约0.2~0.3%。除俄国的5XHM钢外，外国的同类型钢号都含有少量V，所以性能好。在美国，由于该钢的热强性、热稳定性有限，所以不归入热作模具钢而作为特殊用途低合金工具钢L类。L类钢原有七个钢号，现只剩下L2和L6两个。从化学成分上比较，美国用作热镦锻模镦头的非标准钢号6F2、6F3与5CrNiMo比较接近。我国《模锻锤和大型机械锻压机用模块技术条件》(GB11880-2008)中列有5CrNiMoV钢，含ω(V) 0.10%~0.30%，ω(Cr)也由0.50%~0.80%提高到0.80%~1.10%。

5CrNiMo钢的化学成分：
钢号 C Si Mn Cr Ni Mo P S
5CrNiMo 0.50~0.60 ≤0.40 0.50~0.80 0.50~0.80 1.40~1.80 0.15~0.30 ≤0.030 ≤0.030
标准对照：中国GB/T1299 5CrNiMo；GB/T24594 5Cr06NiMo；美国ASTM /A681 L6(T61206)；日本JIS/G4404 SKT4；俄罗斯ГОСТ/5950 5ХНМ；德国DIN/17350 W-Nr 1.2713/55NiCrMoV6；法国NF/A35-590 55NiCrMoX7；英国BS/4659 BH224/5；日本大同特殊钢Daido Steel GFA；日本日立金属Hitachi Metals DM。
W-Nr 1.2713

5CrNiMo钢的性能：
5CrNiMo(5Cr06NiMo)钢的物理性能、力学性能、工艺性能请参阅相关栏目内容。

5CrNiMo钢的热加工与预备热处理：
5CrNiMo(5Cr06NiMo)钢的锻造工艺规范见下表，5CrNiMo钢在锻造后空冷即能淬硬，并容易形成白点，故锻后应缓慢冷却处理。对于大型锻件，为防止开裂，必须放在600℃左右的热处理炉内均匀透热，再冷却到150~200℃以下空冷。
项目 加热温度/℃ 始锻温度/℃ 终锻温度/℃ 冷却方式
钢锭 1140~1180 1100~1150 800~880 缓冷(坑冷或砂冷)
钢坯 1100~1150 1050~1100 800~850 缓冷(坑冷或砂冷)
5CrNiMo(5Cr06NiMo)钢的预备热处理包括如下：
①、锻造后普通退火处理工艺：760~780℃加热4~6h，炉冷至500℃以下出炉空冷，硬度为197~241HBW，组织为珠光体+少量铁素体。
②、锻造后等温退火处理工艺：850~860℃加热4~6h，670~690℃等温4~6h，炉冷至500℃以下出炉空冷，硬度为197~241HBW，组织为珠光体十少量铁素体。
③、锻模的翻新退火处理工艺：710~730℃加热4~6h，炉冷至500℃以下出炉空冷，硬度为197~241HBW。

5CrNiMo钢的淬火与回火：
5CrNiMo(5Cr06NiMo)钢具有回火脆性，故需要油冷，最后增加一遍消除应力的160~200℃的低温回火处理，淬火与回火时均不能冷到室温，否则容易造成模具的开裂，因此操作时，为避免开裂，应于200℃出油，此时模具表面虽获得了一层马氏体组织，但心部仍处于奥氏体状态。
⑴、5CrNiMo钢淬火工艺规范：
预热温度/℃ 加热温度/℃ 冷却规范 硬度HRC
  第一级冷却介质 进入第二级的条件 第二级冷却介质 
600~650 830~860 20~60℃油 冷却到150~200℃出油回火 - 53~58

⑵、5CrNiMo的回火工艺规范：
类别 回火作用 锻模规格 加热温度/℃ 加热设备 硬度HRC
Ⅰ 消除应力，稳定组织和尺寸。 小型锻模 490~510 煤气炉、电阻炉（包括箱式炉、井式炉等） 44~47
  中型锻模 520~540  38~42
  大型锻模 560~580  34~37
Ⅱ  燕尾尾部 小型锻模 620~640  30~35
   中型锻模 640~660  34~37
注：锻模保温2~3h，燕尾保温3~4h。

⑶、5CrNiMo钢淬火、回火温度与硬度的关系：（HRC）
淬火温度/℃ 淬火后 回火温度/℃
  300 350 400 450 500 550 600
850 58 52 50 48 45 41 38 32
900 55 52 50 48 45 41 38 32
950 55 53 51 49 46 42 39 33
1000 54 54 52 50 47 43 40 34
5CrNiMo(5Cr06NiMo)钢的淬火温度范围和回火温度范围比较宽，在400℃以下回火工作时可保持较高的强度，如温度升高到550℃，与室温比较下降一半。近年来采用高温淬火和中高温回火，即890~910℃加热油冷，淬火组织为板条马氏体+残余奥氏体，晶粒度为7~8级，硬度为61.5HRC，回火温度为420~550℃，回火两次，硬度为38~44HRC。
随着淬火温度的提高，5CrNiMo(5Cr06NiMo)钢的组织以板条马氏体为主，其比针状马氏体具有更高的韧性，同时钢中的碳化物溶解更充分，断裂韧性、抗回火能力以及热稳定性得到提高，可推迟热疲劳裂纹的产生，但超过910℃加热，则造成冲击韧度的下降，无锡瀚超实际应用证明，在890~910℃加热淬火处理的模具的使用寿命有不同程度的提高。
为了提高模具的使用寿命，5CrNiMo钢制热锻模具采用等温淬火处理，即加热后油淬，模具表面冷却到150~200℃分级停留，转入280~300℃硝盐槽中进行2~3h等温处理，可获得的淬火组织为：少量马氏体+下贝氏体+少量残留奥氏体，采用中高温回火后马氏体转变为下贝氏体。该工艺可有效减少模具的开裂，使用寿命明显提高。

5CrNiMo钢的应用：
5CrNiMo(5Cr06NiMo)钢主要用于中小型锻模，而且边长不大于300mm，工作温度低于500℃。5CrNiMo钢也可作形状复杂的铸造模具零件。铸钢和锻钢有同样的强度和耐磨性，只是韧度较低，比锻钢低约25~35%。铸钢淬火温度应取正常淬火温度的下限（820℃左右）为宜，然后回火到48~50HRC，有较好的耐磨性。要求韧性较高时，建议选择具有高韧性的热作模具钢HM3(3Cr3Mo3VNb)钢、HM1(3Cr3Mo3W2V)钢；热强性要求较高时，建议选择具有高热强性能的热锻模具钢GR(4Cr3Mo3W4VNb)钢、HD(4Cr3Mo2NiVNb)钢、或基体钢RM2(5Cr4W5Mo2V)钢及CG-2(6Cr4Mo3Ni2WV)钢等。

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