文摘：5Cr2NiMoVSi钢是我国近年来开发的一种热稳定性高的热锻模具钢。虽然没有列入国家标准GB/T1299-2000 《合金工具钢》，但在实际生产中应用多年，效果很好。是一种值得尝试和推广的热锻模具新钢种。关键词：5Cr2NiMoVSi钢；热稳定性高；高韧性；长寿命5Cr2NiMoVSi钢是在5CrNiMo和4Cr5MoSiV(H11)钢的基础上发展起来的新钢种。强度高于5CrNiMo钢，但略低于4Cr5MoSiV(H11)钢；冲击韧性高于5CrNiMo钢和4Cr5MoSiv(H11)钢；淬透性接近5CrNiMo钢。加热时奥氏体晶粒长大倾向小，热处理温度范围宽，有利于大尺寸组件的长时间加热和保温。特别是钢的热稳定性高于5CrNiMo钢，接近4Cr5MoSiv(H11)钢。因此，特别适用于与锻件接触时间较长，因而模具工作表面温升较高的压锻模和模锻锤锻模。5Cr2NiMoVSi钢虽未列入GBT1299-2000 《合金工具钢》国家标准，但在实际生产中使用多年，效果良好。是一种值得尝试和推广的热锻模具新钢种。5cr2nimovsi钢的成分和性能1.1 5Cr2NiMoVSi钢的化学成分1.2 5Cr2NiMoVSi钢的物理性能热导率(室温)w/(mk):33.5。比热容Cp(室温)J/(kgK):501.6。2cr2nimovsi钢的热锻是模具制造过程中的一个重要工序。模锻件的质量直接影响模具热处理的质量和模具的使用寿命。锻造的目的不仅仅是将毛坯锻造成所需的形状，更重要的是可以提高模具的性能，保证模具的使用寿命。模具钢经过合理锻造后有以下作用：a .块状、网状、带状碳化物破碎，分布均匀。b .改变模具中流线的方向，使流线分布合理。c .改善模具中的气孔和多孔性，增加钢的比重和密度。5Cr2NiMoVSi钢的热处理工艺3.1预热处理5cr2nimovsi钢等温退火后的显微组织为粒状珠光体。极少量未溶解碳化物(合金渗碳体M23C6和少量M6C和Mc，总含量为6.79%)的硬度为220-230HBW。3.2淬火工艺规范5Cr2NiMoVSi钢的淬火温度范围较宽，可从960至1010选择。当钢在这个温度范围内加热时，钢的奥氏体晶粒度在9 ~ 10级之间，当温度上升到1060时，奥氏体晶粒度开始迅速长大。5Cr2NiMoVSi钢的淬火加热和冷却工艺是影响模具变形和开裂，获得理想淬火组织和力学性能的关键。由于锤锻模具尺寸较大，冷却过程中产生的热应力和显微组织应力也很大。因此，锤锻模具在淬火冷却前应适当预冷。一般要预冷到AC3附近钢的温度，大约880。预冷方式：先随炉预冷模具，等温后淬火冷却；二、空气中预冷，小模块(250mm)预冷时间为3-5min，大模块(300mm)预冷时间约为5-8min。然后放入30-80的油中冷却。为了冷却均匀，最好搅拌冷却。一般锻模冷却到150-200左右时，应立即从油箱中取出回火。这时候可以根据经验判断：模具升高油位，会冒烟，不再着火；也可以用红外测温仪测定。锻模在油中淬火和冷却时间见表4。5Cr2NiMoVSi钢在9601010淬火后的显微组织为板条马氏体、孪晶马氏体和少量残余奥氏体。淬火后的硬度为54-61HRC。3.3回火工艺规范5Cr2NiMoVSi钢具有良好的抗回火性能，在550回火后仍能保持较高的硬度(51-53HRC)。600回火后，硬度为47-48HRC，650回火后，硬度降至42-44HRC。而5CrNiMo s的硬度
一般由于模具的淬火应力较高，如果回火时加热速度过快，会产生新的应力，往往会增加模具变形或开裂的可能性。因此，回火时应采用等温预热和分段加热回火。预热温度不应高于350。当预热温度高于350时，模具心部的残余奥氏体会转变为上贝氏体，不仅会降低模具的强度，还会显著降低模具的冲击韧性。所以等温预热温度一般在280左右，此时残余奥氏体会转变为下贝氏体。
。由于下贝氏体具有高的强韧性和冲击韧性，因而获得下贝氏体组织是有利于提高模具的使用寿命。由于5Cr2NiMoVSi钢含有0.80-1.20％的Mo，因此对第二类回火脆性并不敏感，所以回火后的冷却可采用空冷。虽然慢冷对钢的冲击韧性略有降低，但绝对值仍然满足技术条件要求。
在生产条件下，常常采用一次回火。但由于回火不足(特别是大、中型模块)，在生产中经常发生采用一次回火(加上回火时问短)后，模具极易产生开裂，有的甚至在未使用的情况下产生开裂。因此，在第一次回火后，应当再进行第二次回火，将模具的内应力降至最低。
第二次回火必须在第一次回火后模具冷却至室温，使残余奥氏体充分转变后才能进行。第二次回火温度应低于第一次回火温度约10℃左右。
4 5Cr2NiMoVSi钢热处理后的力学性能
5Cr2NiMoVSi钢经960-1010℃加热淬火，600-680℃加热回火后，可获得较高的综合力学性能。
4.1 5Cr2NiMoVSi钢985℃淬火后的力学性能。
4.2 5Cr2NiMoVSi钢的高温强度
5Cr2NiMoVSi钢在500℃以下试验时，高温强度与5CrNiMo钢相近，当试验温度高于600℃时，5Cr2NiMoVSi钢的高温强度比5CrNiMo钢高出一倍以上。这与5CrNiMo钢中的M3C碳化物在高温下易聚集长大有关。
4.3 5Cr2NiMoVSi钢高温冲击韧度
500-550℃是模具工作面的工作温度范围，在此温度下，5CrNiMo钢的冲击韧度处于谷值，而5Cr2NiMoVSi钢的冲击韧度仅有少许下降，比5CrNiMo钢高出一倍。
5 5Cr2NiMoVSi钢在汽车前轴锻模中的应用
东风EQ140型汽车前轴锻模的尺寸为1825×395×300mm，热处理后的硬度要求为37-41HRC。锻模在工作中所受的冲击力比较小，但与锻件接触的时间长。模具表面的工作温度较高。因此要求模具有高的高温强度、耐磨性、抗回火稳定性及耐热疲劳性。
原前轴模在采用5CrNiMo钢制造时，由于热稳定性及强度低，不能满足压力机模具对性能的要求，使用中常因热磨损和热裂严重而失效，使用寿命一般为5500-6000件。在改用5Cr2NiMoVSi钢制造后，使用寿命显著提高。
按上述热处理工艺生产的5Cr2NiMoVSi钢制前轴锻模的使用寿命达到了9000件左右，比5CrNiMo钢提高了50％左右，效果比较明显。
6 结语
(1)5Cr2NiMoVSi钢经960-1010℃加热淬火，600-680℃加热回火后，可获得较高的综合力学性能。
(2)5Cr2NiMoVSi钢具有较高的热稳定性，比5CrNiMo钢高150℃以上。
(3)5Cr2NiMoVSi钢锻模的使用寿命比5CrNiMo钢锻模提高50％以上。
(4)5Cr2NiMoVSi钢是值得试用推广的热锻模具新钢种。
(5)45Cr2NiMoVSi钢的化学成分除C和Si比5Cr2NiMoVSi钢略低外，其它化学成分基本一致，因此可参照上述工艺进行热处理。
