HM3新型熱作模具鋼 3Cr3Mo3VNb H13改良品
（1）模具鋼的特性 HM3鋼號3Cr3Mo3VNb，屬過共析鋼，中碳鉻系高強韌性熱作模具鋼，該鋼是參照美國AISI標準H10鋼的俄羅斯ΓOCT標準3X3M3Φ鋼的改進型鋼種，與HM1相類似，我國早在20世紀80年代，列入航空部標準的3Cr3Mo3VNb鋼種。
該鋼具有降低加熱時的過熱敏感性、高溫強度高、熱穩定性高、塑性韌性高、耐冷熱疲勞性好和耐熱磨損性優良的特點，在鍛態和正火空冷狀態時，易形成貝氏體組織，在淬火態可得到板條狀馬氏體組織，並隨淬火加熱穩定和冷卻條件不同，含有5%～18%的殘留奧氏體和1%～3%的碳化物。該鋼的碳化物，在退火態為M6C、M4C3和NbC，在淬火態為M2C、V4C3、和NbC。大截面含鈮鋼模具在緩慢冷速下，有形成晶界鏈狀碳化物的傾向。
除Cr、Mo、V和Nb外，又加入瞭4%W，使鋼的高溫強度和熱穩定性得到瞭進一步提高，是中碳鉻系熱作模具鋼中高溫強度較高、熱穩定性較好的鋼種。該鋼還具有良好的耐冷疲勞性能。
快速球化退火工藝球化組織小、均勻，退火周期可縮短1/3以上，節約電能消耗20%左右。在600℃下，抗拉強度可達到1000MPa，700℃時可達700MPa。在析出硬化區前回火時，在較高的KIC值。
該鋼模具在預熱至≥150℃使用時，可顯著提高沖擊韌性，防止模具的早期脆裂。
中、小型熱鍛模具的表面溫度可達≥600℃，該鋼是根據形成合金碳化物所需的碳量，對2Cr3Mo3VMb做進一步成分調整而來的。鋼中加入瞭3%Mo，既能提高鋼的淬透性和防止出現回火脆性，又能提高鋼的熱穩定性。加入V和Nb則可起到細化晶粒，降低鋼的過熱敏感性作用。
該鋼的淬透性高，淬火加熱溫度范圍寬，過熱敏感性低，具有高溫強度高、熱穩定性好、塑性韌性好、耐冷熱疲勞性能好、熱磨損性能好等優點。
（2）供貨狀態 退火態。
（3）化學成分（質量分數，%） C 0.2～0.3、Si≤0.60、Mn≤0.35、Cr 2.6～3.2、Mo 2.7～3. 2、V 0.6～1.2、Nb 0.08～0.12、P≤0.030、S≤0.030。
（4）參考對應鋼號 美國AISI標準鋼號H10、俄羅斯ΓOCT標準鋼號3X3M3Φ、我國標準鋼號3Cr3Mo3VNb。
（5）物理性能
①臨界點溫度（近似值） Ac1=825℃，Ar1=734℃，Acm=910～920℃，Arm=810℃，Ms=355℃。
②線（膨）用系數：室溫到600℃，α=11.9×10-6K-1。
③熱導率：λ=32.55W/（m•K）。
（6）熱加工規范 始鍛溫度1120～1150℃，終鍛≥850℃，灰冷或堆冷，冷卻後需及時退火。
（7）普通退火規范 溫度860℃±10℃，保溫時間2～3h，降溫到溫度710℃±10℃，保溫時間4～6h，爐冷到溫度≤550℃，出爐空冷。
（8）普通球化退火規范 （860～900）℃×（2～3）h爐冷，（700～730）℃×（3～5）h等溫，爐冷至溫度≤550℃，出爐空冷，硬度180～190HBS。
（9）快速球化退火規范 高溫1030℃加熱，時間20s/mm，油淬，隨後，在800～850℃加熱，時間1～2min/mm，待到均熱後，隨即爐冷，降至溫度≤550℃，出爐空冷，退火硬度180～200HBS。
（10）淬火、回火規范 淬火溫度950～1000℃，淬火硬度46～50HRC，晶粒度為10～11級。
回火溫度500～580℃，呈現析出硬化效應，硬度比淬火態高1～1.5HRC，回火溫度450～650℃，硬度42～48HRC。
（11）離子滲氮處理規范 滲氮溫度460℃/530℃/580℃/640℃，保持時間10h，離子滲氮層深0.12mm/0.20～0.28 mm/0.28mm/0.35～0.38 mm，表面硬度1145～1320HV0.5/1120HV0.5/1095HV0.5/810～824HV0.5。
淬火溫度1080℃，油淬，硬度48.5HRC，回火溫度450℃/500℃/550℃/580℃/600℃/620℃/650℃，一次回火後的硬度48.5HRC/48.5 HRC/48.0 HRC/49.0 HRC/48.0 HRC/45.5 HRC/39.0 HRC，二次回火後硬度48.5 HRC/49.5 HRC/48.0 HRC/49.5 HRC/48.0 HRC/45.5 HRC/41.0 HRC。
（12）HM3鋼典型應用舉例
①連桿輥鍛成型模，連桿輥鍛成型模具尺寸大，工作條件惡劣，磨損、熱疲勞、塌陷、斷裂失效現象非常嚴重。HM3鋼制的輥鍛模可消除上述缺陷，使用壽命可達到1.9萬件。
②在實際應用中，該鋼模具的使用壽命可達5CrNiMo、5CrMnMo鋼的4倍以上。
③在軸承行業，用該鋼制作的擠壓模具比3Cr2W8V鋼的壽命提高到4～7倍。
④在鍛模模具上，該鋼的使用壽命與H13鋼相比，同樣是可以大幅度提高，一般可達H13鋼的2倍左右。
⑤采用該鋼制作的生產無縫鋼管頂的壽命是3Cr2W8V鋼的2倍，是H13鋼的3倍。
⑥適用於制作有色金屬壓鑄模、耐熱不銹鋼及高強度材料鍛壓成型模等，使用效果良好。
⑦特別適合於沖擊載荷較大、工作溫差高的模具。
⑧適合於耐熱、不銹、高溫合金成型用模具。
⑨用於GCr15鋼軸承環套圈熱鍛成型凹模，在用5CrNiMo、3Cr2W8V、GCr15鋼制時，常呈現有劇烈磨損、熱疲勞、熱裂、截面過渡處塌陷變形等現象，使用壽命僅0.1萬～0.3萬件，改用H13鋼制造後，使用壽命提高到1萬～3萬件，一般使用到0.8萬件後方出現輕微的熱疲勞和熱裂現象。
⑩采用4Cr5W2VSi鋼的熱鍛模，使用壽命雖比5CrNiMo鋼高一倍，但仍低於0.1萬件，使用中易產生磨損、塌陷、型腔脹大、尺寸超差、開裂等早期嚴重失效現象，應用HM3鋼制造這類模具後，使用壽命分別比5CrNiMo和4Cr5W2VSi提高5～10倍和2～5倍。
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