4Cr5MoSiV1 هو نوع من فولاذ أدوات العمل الساخن وفقًا للمعيار الصيني GB/T 1299. وهو فولاذ أدوات العمل الساخن المستخدم على نطاق واسع والمكون من الكروم والموليبدينوم والفاناديوم (Cr-Mo-V)، والمعروف دوليًا بتسميات مثل ح13 (AISI/ASTM)، SKD61 (JIS)، 1.2344 (DIN)، وX40CrMoV5-1 (ISO/EN/DIN). يتميز هذا النوع من الفولاذ بقوة وصلابة ممتازتين، وقابلية تشغيل جيدة تحت الماء الساخن، ومقاومة للإجهاد الحراري.

1. التركيب الكيميائي (GB/ T 1299—2000)

ج	سي	من	كر	شهر	الخامس	ص	س
0.32-0.45	0.80-1.20	0.20-0.50	4.75-5.50	1.10-1.75	0.80-1.20	≤0.030	≤0.030

2. الخصائص الفيزيائية لـ 4Cr5MoSiV1

2.1 درجات الحرارة الحرجة

نقطة حرجة	التيار المتردد1	التيار المتردد3	أر1	أر3	آنسة	م ف
درجة الحرارة /°م	860	915	775	875	340	215

2.2 معامل التمدد الخطي

درجة الحرارة/°م	20 ~ 100	20 ~ 200	20 ~ 300	20 ~ 400	20 ~ 500	20 ~ 600	20 ~ 700
معامل التمدد الخطي α/×10⁻⁶℃⁻¹	9.1	10.3	11.5	12.2	12.8	13.2	13.5

2.3 الموصلية الحرارية

درجة الحرارة/°م	250	650
الموصلية الحرارية λ/[W/(m·K)]	32.2	28.8

2.4 الكثافة ومعامل المرونة

الكثافة/(جم/سم³)	معامل المرونة E/MPa
7.8	210 000

3. التشكيل الساخن مواصفات العملية من 4Cr5MoSiV1

غرض	درجة حرارة التدفئة/°م	درجة حرارة التشكيل الأولية/°م	درجة حرارة التشكيل النهائية/°م	طريقة التبريد
سبيكة فولاذية	1140 ~ 1180	1100 ~ 1150	850 ~ 900	التبريد البطيء (تبريد الرمل أو الحفرة)
سبائك الصلب	1120 ~ 1150	1050 ~ 1100	850 ~ 900	التبريد البطيء (تبريد الرمل أو الحفرة)

4. المعالجة الحرارية لـ 4Cr5MoSiV1

4.1 التسخين المسبق

مواصفات عملية المعالجة بالتسخين المسبق للفولاذ 4Cr5MoSiV1

خطة المعالجة الحرارية المسبقة	معلمات العملية
عملية التلدين بعد التشكيل	درجة حرارة التسخين: ٨٦٠ ~ ٨٩٠ درجة مئوية، تُحفظ لمدة ٣ ~ ٤ ساعات، تُبرد إلى أقل من ٥٠٠ درجة مئوية ثم تُبرد بالهواء. الصلابة بعد التلدين ≤ ٢٢٩HBW، والبنية الدقيقة عبارة عن بيرليت كروي + كمية صغيرة من الكربيدات.
التلدين لتخفيف الإجهاد	درجة حرارة التسخين: 730 ~ 760 درجة مئوية، اتركها لمدة 3 ~ 4 ساعات، ثم ضعها في الفرن لتبرد.

صلابة وبنية الفولاذ 4Cr5MoSiV1 قبل وبعد التلدين

	قبل التلدين	بعد التلدين	البنية الدقيقة (قبل التلدين)	البنية الدقيقة (بعد التلدين)
قطر المسافة البادئة/مم	≈2.75	≥3.9	السوربيت أو المارتنسيت	بيرلايت كروي + كمية صغيرة من الكربيدات
HBW	≈500	≤241

4.2 التبريد

مواصفات عملية التبريد لفولاذ 4Cr5MoSiV1

درجة حرارة التبريد/°م	تبريد	صلابة HRC
1020 ~ 1080	سائل التبريد	درجة حرارة سائل التبريد/°م
	النفط أو الهواء	20 ~ 60

العلاقة بين درجة حرارة التبريد والصلابة وحجم الحبيبات للفولاذ 4Cr5MoSiV1

درجة حرارة التبريد/°م	930	950	980	1000	1020	1040	1060	1080	1100
صلابة HRC	50.3	52	53.5	54.8	56.3	57.8	58.2	59.1	59.1
حجم الحبوب/الدرجة	—	11.2	11.1	11.1	11.1	11	10	8	7

3. التلطيف

مواصفات عملية التلطيف للفولاذ 4Cr5MoSiV1

الغرض	درجة حرارة التلطيف/°م	معدات	تبريد	صلابة التلطيف HRC
تخفيف التوتر وتقليل الصلابة	560 ~ 580¹	حمام الملح المنصهر أو فرن الهواء	هواء بارد	47 ~ 49

ملاحظة: عادةً ما يُعالَج مرتين. درجة حرارة العُزلة الثانية أقل بـ ٢٠ درجة مئوية من الأولى.

العلاقة بين درجة حرارة التلطيف وصلابة الفولاذ 4Cr5MoSiV1

درجة حرارة التلطيف /°C	صلابة HRC	درجة حرارة التلطيف /°C	صلابة HRC
100	59.0	500	57.5
200	57.0	550	53.5
300	54.5	600	49.5
400	54.5	650	40.0
450	57.5	700	30.0

4. مواصفات عملية معالجة تقوية السطح لفولاذ 4Cr5MoSiV1

العملية	درجة الحرارة/°م	الوقت/ساعة	واسطة	طبقة الانتشار
				العمق/مم	صلابة دقيقة عالية القيمة
النترتة	560	2	50% KNO₃ + 50% NaNO₃ (الكسر الكتلي)	0.04 – 0.07	640 – 690
النترتة	580	8	الغاز الطبيعي + الأمونيا	0.25	835 – 860
النترتة	530 – 550	12 – 20	معدل تحلل الأمونيا α هو 30% – 60%	0.12 – 0.20	550 – 760

5. الخصائص الميكانيكية

فولاذ 4Cr5MoSiV1 (H13) هو فولاذ أدوات العمل الساخن المُصلَّى بالهواء. يتميز بمتانة جيدة وقوة عالية. ولأنه قابل للتصليب في الهواء، فإن تشوه التبريد والإجهاد المتبقي فيه ضئيلان، كما أن ميله إلى الأكسدة السطحية ضئيل. كما أنه قادر على إحداث ظاهرة تصلب ثانوي، ويتمتع بثبات حراري جيد، ويقاوم تآكل سبائك الألومنيوم المنصهرة. عند درجة حرارة تشغيل أقل من 650 درجة مئوية، يتميز بخصائص عالية من اللدونة، ومتانة الصدمات، ومقاومة الأكسدة، ومقاومة التعب الحراري، بالإضافة إلى قوة زحف وقوة شد عالية.

5.1 الخواص الميكانيكية الطولية في درجة حرارة الغرفة

درجة حرارة التلطيف/°م	بعد الإخماد	200	400	500	520	550	580	600	650	700
صلابة HRC	56	54	54	55.5	54	52.5	49	45.5	33	28
قوة الشد Rم/ميجا باسكال	—	—	2040	2100	2080	1980	1780	1650	1180	—
تقليل المساحة Z (%)	—	—	40	34	40	48	53	54	55	—
الاستطالة أ (%)	—	—	11	11	11.5	12	12.5	14	18	—
صلابة التأثير أك/(جول/سم²)	—	—	40	32	35	50	60	70	100	—

ملحوظة: تبريد الزيت عند درجة حرارة 1020 درجة مئوية، وتم تخفيفه مرتين.

5.2 أداء التعب للفولاذ 4Cr5MoSiV1

درجة حرارة الاختبار/°م	درجة حرارة الغرفة	540
σ₋₁/ميجا باسكال	730	510
σ₋₁ₖ/ميجا باسكال	670	370

5.3 صلابة التأثير الطولي لقضيب الفولاذ 4Cr5MoSiV1¹

درجة حرارة التلطيف/°م	صلابة2 حقوق الإنسان	طاقة امتصاص الصدمات على شكل حرف V من شاربي/جول عند درجات حرارة الاختبار التالية
		-73 درجة مئوية	21 درجة مئوية	260 درجة مئوية	540 درجة مئوية	595 درجة مئوية
524	54	7	14	27	31	—
565	52	7	14	30	34	343
607	47	8	24	41	45	43
615	43	9.5	24	52	60	57

1. يتم تبريده بالهواء من 1010 درجة مئوية، ويتم تلطيفه ثانويًا، ويتم تلطيفه مرتين عند كل درجة حرارة محددة.
2. درجة حرارة الغرفة.
3. 565 درجة مئوية.

5.4 خصائص الشد الطولية لقضبان الفولاذ 4Cr5MoSiV1¹

صلابة في درجة حرارة الغرفة HRC	درجة حرارة الاختبار/°م	قوة الشد Rم/ميجا باسكال	قوة الخضوع المنخفضة Rم/ميجا باسكال	الاستطالة بعد الكسر أ (%)	تقليل المساحة Z (%)
522	425	1620	1240	13.7	50.6
	540	1305	1000	13.9	54
	595	1020	825	17.5	65.4
	650	450	340	28.9	88.9
483	425	1400	1150	15	59.9
	540	1160	960	17.1	62.4
	595	940	750	18	68.5
	650	455	350	33.6	89
444	425	1200	1005	17	64.1
	540	995	820	20.6	70
	595	827	690	22.6	74
	650	450	350	28.4	87

1. تم تبريده في الزيت عند درجة حرارة 1010 درجة مئوية (1850 درجة فهرنهايت)، ثم تم تقليصه إلى درجة الصلابة المحددة.
2. تمت معالجته عند درجة حرارة 527 درجة مئوية لمدة 2 × 2 ساعة.
3. تمت معالجته عند درجة حرارة 575 درجة مئوية لمدة 2 × 2 ساعة.
4. تمت معالجته عند درجة حرارة 605 درجة مئوية لمدة 2 × 2 ساعة.

6. التطبيقات

يُستخدم فولاذ 4Cr5MoSiV1 على نطاق واسع في تصنيع قوالب البثق الساخن، وقوالب الطرق المطرقية، وقوالب مكابس الطرق، وقوالب الطرق الدقيقة، وقوالب الصب بالقالب للألمنيوم والنحاس والمغنيسيوم وسبائكها. يؤثر اتساق ونقاء فولاذ 4Cr5MoSiV1 بشكل مباشر على عمر الأدوات وأدائها. وتُعدّ عوامل مثل التحكم الكيميائي الدقيق، وانخفاض مستويات الفوسفور والكبريت، والحد الأدنى من الشوائب، عوامل بالغة الأهمية. إعادة صهر الخبث الكهربائي (ESR) يمكن استخدامها لإنتاج فولاذ أنظف وأكثر تجانسًا للتطبيقات الصعبة التي تتطلب قابلية تلميع فائقة أو مقاومة للتعب.