两种规格4Cr5MoSiV1钢的组织性能对比分析
Comparative Analysis on the Microstructure and Properties of Two Different Diameters of 4Cr5MoSiV1 Steel
DOI: 10.12677/ms.2026.1610197, PDF,    科研立项经费支持
作者: 吴镇宇, 周佳菊：广西产研院新型功能材料研究所有限公司，广西 南宁；何海平：广西科创新材料股份有限公司，广西 玉林；李承波：湘潭大学机械工程与力学学院，湖南 湘潭；张玉龙*：广西广投天然气管网有限公司，广西 南宁
关键词: 挤压模具钢；高温性能；冲击功；夹杂物；显微组织；Hot-Work Die Steel； High-Temperature Performance； Impact Energy； Inclusions； Microstructure
摘要: 通过硬度测试、冲击功测试、高温拉伸性能测试，结合金相显微镜、扫描电镜等微观组织表征，对直径为ϕ200 mm和ϕ400 mm的热挤压模具用4Cr5MoSiV1钢的组织和性能进行研究。结果表明：ϕ220模具钢的硬度、抗冲击性能、高温拉伸性能要优于ϕ400模具钢。两者均为针状回火马氏体组织，但ϕ220模具钢的整体组织相对细小。ϕ220模具钢中存在的粗大相为8~10 μm的富(Ti, V)碳化物，而ϕ400模具钢中粗大相为14~17 μm的非金属夹杂物Al2O3，这是大规格模具钢综合力学性能下降、更易发生早期开裂失效的核心内因。
Abstract: The microstructure and properties of 4Cr5MoSiV1 steel used for hot extrusion molds with diameters of ϕ200 mm and ϕ400 mm were investigated through hardness testing, impact energy testing, and high-temperature tensile performance testing, combined with microstructural characterization using optical microscopy and scanning electron microscopy. The results indicate that the ϕ220 mold steel exhibits superior hardness, impact resistance, and high-temperature tensile performance compared to the ϕ400 mold steel. Both steels exhibit a needle-like tempered martensite microstructure, but the overall microstructure of the ϕ220 mold steel is relatively finer. The coarse phase in the ϕ220 mold steel consists of (Ti, V)-rich carbides measuring 8~10 μm, whereas the coarse phase in the ϕ400 mold steel is non-metallic inclusions of Al2O3 measuring 14~17 μm. These are the core internal factors responsible for the reduced comprehensive mechanical properties and increased susceptibility to early cracking failure in large-diameter mold steels.
文章引用：吴镇宇, 周佳菊, 何海平, 李承波, 张玉龙. 两种规格4Cr5MoSiV1钢的组织性能对比分析[J]. 材料科学, 2026, 16(10): 128-136. https://doi.org/10.12677/ms.2026.1610197

参考文献

[1] 丁洁, 姜超, 陈林, 等. 国内外模具钢生产现状及发展[J]. 山西冶金, 2006(2): 7-10.
[2] 李晓, 祝志超, 张心金, 等. 大型H13钢模块锻件制备及组织评价[J]. 模具制造, 2022, 22(10): 70-73.
[3] 王鹏, 张杰江, 胡亚民, 等. H13钢的应用现状[J]. 模具制造, 2007, 7(12): 1-7.
[4] 张靖波, 张旭峰, 王广义, 等. H13钢在冷挤压成型模中的应用[J]. 模具工业, 2015, 41(4): 74-77.
[5] 杨明亮, 赵作福, 霍宝阳, 等. H13模具钢热处理工艺的研究进展[J]. 辽宁工业大学学报, 2018, 38(5): 311-314+324.
[6] 王玉峰, 刘宗昌, 范文宝, 等. H13钢的带状组织及其消除方法[J]. 上海金属, 2005, 27(6): 43-45.
[7] 陈少华, 蒋家发, 刘哲, 等. 回火工艺对H13E钢显微组织及力学性能的影响[J]. 热处理技术与装备, 2021, 42(6): 1-5.
[8] 张金祥, 欧阳希, 周健, 等. Cr含量降低对H13钢组织与力学性能的影响[J]. 材料导报, 2018, 32(8): 1323-1327+1343.
[9] 谢冬柏, 高飞, 王福会, 等. H13钢的马氏体/贝氏体组织与性能[J]. 金属热处理, 2002, 27(5): 11-14.
[10] 潘晓华, 朱祖昌. H13热作模具钢的化学成分及其改进和发展的研究[J]. 模具制造, 2006, 6(4): 78-85.
[11] 李红英. 金属拉伸试样的断口分析[J]. 山西大同大学学报(自然科学版), 2011, 27(1): 76-79.
[12] 张国滨, 宁玫, 周欣欣. 钢中非金属夹杂物分析[J]. 理化检验(物理分册), 2021, 57(12): 1-7.
[13] 李言祥, 陈祥. 非金属夹杂物对等温淬火高硅铸钢力学性能的影响[J]. 铸造, 2000, 49(9): 525-528.
[14] Zhitenev, A., Salynova, M., Shamshurin, A., Ryaboshuk, S. and Kolnyshenko, V. (2021) Database Clustering after Automatic Feature Analysis of Nonmetallic Inclusions in Steel. Metals, 11, Article 1650.
https://doi.org/10.3390/met11101650

为你推荐