4cr3mo3w4vnb (gr)高寿命热作模具钢

4cr3mo3w4vnb (gr)高寿命热作模具钢

（1）模具钢的特性 4cr3mo3w4vnb钢代号为gr，是一种热作模具钢，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。

（2）供货状态 退火态。

（3）化学成分（质量分数，%） 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。

（4）热加工规范 加热温度1150℃，始锻温度≥900℃，锻后砂冷。

（5）退火规范 850℃ 3~4h，炉冷至720~730℃，保温3~4h，炉冷到温度≤550℃，出炉空冷。

（6）等温退火规范 850℃保温2～3h，随炉冷却，720℃保温4～6h，再缓冷至温度600℃，出炉空冷，退火后硬

度170～220hbs。

（7）低温淬火、回火规范 经160℃ 12～15s/mm加热保温后，油冷淬火，第一次回火温度630℃，保温时间2h后

空冷，第二次回火温度600℃，保温时间2h。

（8）模具淬火、回火规范 淬火温度1150～1200℃，油冷淬火，第一次回火温度600℃，保温时间1～2h，第二

次回火温度580℃，保温时间1～2h，两次回火后均空冷，对形状复杂的模具可回火3次。

（9）高温淬火、回火规范 淬火温度1200℃，油冷却。回火温度630℃、600℃，各回火1次，空气冷却，回火硬

度53～57hrc。

（10）gr钢典型应用举例

①可用于轴承内圈、钢球热镦模，气门热镦模，汽车齿轮高速锻模，紫铜热挤压模，自行车曲柄滚锻模等。

②该钢还适用于制造浅型腔中小锻模，工作温度600～700℃。

③也可用于铜合金热挤压模具。

④通常该钢使用寿命比3cr2w8v提高3～4倍。

⑤广泛用于压力机热锻模、热挤压模、压铸模等各种热作模具。

GR钢制齿轮高速锻模盐浴淬火工艺

（1）退火工艺  850℃×3～4h，炉冷至720～730℃，保温3～4h炉冷至550℃以下出炉空冷。退火后硬度为170～225HBW。

（2）淬火及回火  GR钢的淬火温度带比较宽，1160～1200℃淬油，硬度≥55HRC。对要求塑性、韧性较高的模具，选用较低的淬火温度；对要求高温强度和耐回火性好的模具，则选用较高的淬火温度。回火温度一般采用630～600℃或600～580℃2次回火，每次2～3h。形状复杂的模具应进行3次回火，回火后硬度为50～54HRC。

GR钢可用于工作温度在600～700℃的汽车、电动机、冶金、轴承、标准件、自行车、缝纫机行业的热作模具。用于汽车起动电动机驱动齿轮的高速锻模寿命为H13钢的2～3倍；用于纯铜热挤压模的寿命为H21钢的6倍；用于自行车曲柄滚锻模的寿命达2000次，为H21钢的3倍。GR钢也可用于钢球热镦模、气门热锻模、纯铜热挤压模、曲柄滚锻模等，使用寿命为H21钢的2～6倍。

GR钢制热挤压模稀土催渗三元共渗

热挤压模先经常规淬火回火，模具加工成后再施以三元共渗处理。热处理工艺为：850℃×20min+1170℃×10min，210℃分级淬火；560℃×1h+590℃×1h回火，回火后硬度为51～52HRC。

稀土催渗三元的渗剂配比（质量比）为HCONH2：（NH2）2CO：S：RE=82：15：1.5：1.0。排气时间为30min，甲醇滴量为25d/min；590℃×2h，混合渗挤滴量为28d/min；590℃×1h，混合渗挤滴量为24d/min；出炉油冷。渗层深度为65～67μm，表面硬度为840HV。表层为多孔的硫化物、氧化物及少量的碳氮化合物层；次层为铁的硫化物层；第三层是硫化物与碳氮化合物的过渡层；第四层是碳氮化合物层；第五层是含氮的马氏体及基体回火马氏体层。

GR钢制挤压白铜的热挤压模，经稀土三元共渗处理，模具使用寿命提高3倍以上。45Ag焊料挤压模，从原来挤压600kg增加到2100～2700kg，寿命也提高2.5～3.5倍。