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4Cr3Mo2NiVNb钢代号为HD钢，是一种空冷硬化型的马氏体热作模具钢，是在瑞典乌德霍姆QRO-80钢的基础上，由华中科技大学材料学院等单位自行研制的新型热作模具钢。
01 化学成分（%）
C | 0.35～0.45 | Cr | 2.50～3.00 |
Si | ≤0.35 | Mo | 1.80～2.20 |
Mn | ≤0.40 | Ni | 0.80～1.20 |
P | ≤0.030 | V | 1.00～1.40 |
S | ≤0.030 | Nb | 0.10～0.25 |
02 临界点
Ac1=789℃，Ac3=910℃，Ms=363℃
03 热加工
➣ HD钢锻造工艺规范
项目 | 钢锭 | 钢坯 |
加热温度℃ | 1140～1180 | 1120～1160 |
始锻温度℃ | 1080～1140 | 1060～1120 |
终锻温度℃ | ≥900 | ≥850 |
冷却方式 | 砂或坑缓冷 | 砂或坑缓冷 |
04 预备热处理
锻材等温退火：＜500℃入炉随炉升温，加热温度830～850℃，保温时间（H）1+1min/mm，等温温度730±10℃，保温时间（H）2+1min/mm，随炉冷至＜500℃出炉空冷（HB≤250）。
05 淬火规范
淬火温度为1130±10℃，油冷。
➣ HD钢淬火温度与硬度、晶粒度的关系
淬火温度/℃ | 硬度HRC | 晶粒度/级 |
1050 | 50.5 | — |
1100 | 53.5 | 11 |
1130 | 53.5 | 10 |
1160 | 56.0 | 8～9 |
1180 | 56.0 | 7～8 |
1200 | 56.5 | 7～8 |
➣ HD钢不同温度回火的硬度值
回火温度/℃ | 硬度HRC | |
HD钢 | 3Cr2W8V钢 | |
300 | 52.5 | 51.0 |
400 | 52.0 | 51.0 |
500 | 52.5 | 51.4 |
530 | 53.5 | 52.3 |
560 | 54.0 | 51.5 |
590 | 53.8 | 51.8 |
620 | 51.2 | 50.0 |
650 | 47.0 | 46.0 |
700 | 41.0 | 34.0 |
06 力学性能（与3Cr2W8V钢对比）
➣ HD钢的室温力学性能
热处理工艺 | 1130℃淬火 650℃回火 | 1130℃淬火 700℃回火 | ||
HD | 3Cr2W8V | HD | 3Cr2W8V | |
σ0.2/MPa | 1633 | 1463 | 1165 | 952 |
ψ（%） | 32.4 | 41.8 | 45.7 | 41.9 |
αk/(J/cm2) | 38.8 | — | 48.8 | — |
➣ HD钢的高温力学性能
试验温度 | 650℃ | 700℃ | ||
HD | 3Cr2W8V | HD | 3Cr2W8V | |
σ0.2/MPa | 536.9 | 414 | 405.3 | 235 |
ψ（%） | 66.1 | 49.1 | 69.3 | 85.4 |
αk/(J/cm2) | 56/54 | — | 75/40 | 62/38 |
注：αk值中分母为硬度值（HRC）
07 性能特点
4Cr3Mo2NiVNb（HD）钢是在4Cr3Mo3V钢的基础上，通过降低Mo、V的含量，加入质量分数为1%Ni和0.15%Nb，提高了钢的室温和高温韧性及热稳定性，在700℃仍可以保持40HRC的硬度。在硬度相同条件下，HD钢比3Cr2W8V钢的断裂韧度高50%，700℃高温时抗拉强度高70%、冷热疲劳抗力和热磨损性能分别高出1倍和50%。
08 应用场合
HD钢的综合性能良好，适用于制作受热温度700℃左右，使用条件苛刻的热作模具，如黑色及有色金属材料的热挤压模，热精锻模等，在钢质药管热挤压凸模、铜合金管材挤压底模和穿孔针，热挤压轴承环凸模与凹模、气门挤压底模等模具上应用，使用寿命比3Cr2W8V钢有显著提高。
