国产4Cr5Mo2SiV改进型钢与进口同

热作模具钢需要良好的强韧性配比，冲击韧性一直以来是比较重要的参考指标，提高材料的冲击韧性一直是本领域研究的重点。国产4Cr5Mo2SiV改进型钢是在4Cr5MoSiV1基础上适当降低Si、V含量，提高Mo含量而获得的高性能热作模具钢，它因具有很好的抗热疲劳龟裂、热冲击开裂、热磨损、塑性变形的性能，而成为目前压铸、热锻、热挤压模具钢的最佳选择。而同类型进口钢也是含铬、钼、钒的高性能热作模具钢，由纯净铁水添加必要的纯合金元素冶炼而成，并且全部经过ESR工艺，因此具有非常高的纯净度，而且具有相当高的高温耐磨性和高温韧性及很高的抗热突变性，它适合于制造结构复杂的大型精密压铸模具。为此，有科研人员将国产4Cr5Mo2SiV改进型钢与进口同类钢的金相组织及冲击韧性进行了对比，分析了国产材料在质量控制水平上与进口材料之间的差距。
本试验采用材料的化学成分见表1。4Cr5Mo2SiV改进型钢试样取自国内某钢厂，其制造工艺如下：感应熔炼→电极棒退火→电渣重熔→电渣锭退火→高温均匀化→多向锻造→退火。进口钢试样取自国外某钢厂生产的退火态材料，试样经1030℃真空油淬，然后于101A-1型干燥箱中去应力退火，再于S2-5-12箱式热处理炉中在600℃保温2h，空冷后再加热至605℃保温2h，最终将试样的硬度控制在44～46HRC范围。
表1 试验钢的主要化学成
钢种CSiMnCrMoV
4Cr5Mo2SiV改进型钢0.35～0.4≤0.3≤0.34.6～5.22.0～2.60.4～0.7
进口钢0.440.240.364.971.980.66

在光学显微镜下检测两种材料的退火态金相试样的夹杂、偏析、球化组织状况。按照NADCA#207-2006和GB/T 6394-2002标准通过对比进行晶粒度评级。按照GB/T 229-2007检测材料的冲击韧性。对冲击试验后的试样采用夹具夹断，先用扫描电子显微镜观察断口形貌，然后将试样沿纵向剖开，再采用光学显微镜和扫描电镜观察微观组织。按照GB/T 4340标准测量试样冲击部位附近的硬度。试验结果表明：
（1）虽然国产4Cr5Mo2SiV改进型钢的质量控制良好，达到优质水平，但与进口钢相比，其组织的均匀性及带状偏析的控制略逊于进口钢。表明国产钢的热处理工艺仍有进一步提升的空间。
（2）4Cr5Mo2SiV改进型钢韧窝处存在的脆性氧化物夹杂成为断裂时微裂纹的形成质点，造成材料韧性的降低，因此提高材料的纯净度、将夹杂物控制在更高的水平可提高材料冲击韧性。