4Cr5MoSiV1 es un grado de acero para herramientas de trabajo en caliente según la norma china GB/T 1299. Es un acero para herramientas de trabajo en caliente de cromo-molibdeno-vanadio (Cr-Mo-V) ampliamente utilizado, comúnmente conocido internacionalmente por designaciones como H13 (AISI/ASTM), SKD61 (JIS), 1.2344 (DIN) y X40CrMoV5-1 (ISO/EN/DIN). Este grado de acero ofrece excelente resistencia y tenacidad, buena trabajabilidad en caliente y resistencia a la fatiga térmica.

1. Composición química (GB/T 1299—2000)

C	Si	Mn	Cr	Mo	V	PAG	S
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. Propiedades físicas del 4Cr5MoSiV1

2.1 Temperaturas de punto crítico

Punto crítico	C.A1	C.A3	Arkansas1	Arkansas3	Sra.	Mf
Temperatura /°C	860	915	775	875	340	215

2.2 Coeficiente de expansión lineal

Temperatura/°C	20 ~ 100	20 ~ 200	20 ~ 300	20 ~ 400	20 ~ 500	20 ~ 600	20 ~ 700
Coeficiente de expansión lineal α/×10⁻⁶℃⁻¹	9.1	10.3	11.5	12.2	12.8	13.2	13.5

2.3 Conductividad térmica

Temperatura/°C	250	650
Conductividad térmica λ/[W/(m·K)]	32.2	28.8

2.4 Densidad y módulo elástico

Densidad/(g/cm³)	Módulo elástico E/MPa
7.8	210 000

3. Forjado en caliente Especificación del proceso de 4Cr5MoSiV1

Artículo	Temperatura de calentamiento/°C	Temperatura de forja inicial/°C	Temperatura final de forja/°C	Método de refrigeración
Lingote de acero	1140 ~ 1180	1100 ~ 1150	850 ~ 900	Enfriamiento lento (enfriamiento en arena o pozo)
Palanquilla de acero	1120 ~ 1150	1050 ~ 1100	850 ~ 900	Enfriamiento lento (enfriamiento en arena o pozo)

4. Tratamiento térmico de 4Cr5MoSiV1

4.1 Precalentamiento

Especificación del proceso de tratamiento de precalentamiento para acero 4Cr5MoSiV1

Plan de tratamiento de precalentamiento	Parámetros del proceso
Proceso de recocido posterior a la forja	Temperatura de calentamiento: 860 ~ 890 °C, mantener durante 3 ~ 4 h, enfriar por debajo de 500 °C y luego enfriar al aire. Dureza tras el recocido ≤ 229 HBW, microestructura: perlita globular con una pequeña cantidad de carburos.
Recocido para alivio de tensiones	Temperatura de calentamiento: 730 ~ 760 °C, mantener durante 3 ~ 4 h, horno frío.

Dureza y microestructura del acero 4Cr5MoSiV1 antes y después del recocido

	Antes del recocido	Después del recocido	Microestructura (antes del recocido)	Microestructura (después del recocido)
Diámetro de sangría/mm	≈2,75	≥3,9	Sorbita o martensita	Perlita globular + pequeña cantidad de carburos
Trabajo de alta calidad	≈500	≤241

4.2 Enfriamiento

Especificación del proceso de temple para acero 4Cr5MoSiV1

Temperatura de enfriamiento/°C	Refrigeración	Dureza HRC
1020 ~ 1080	Refrigerante de enfriamiento	Temperatura del refrigerante de enfriamiento/°C
	Aceite o aire	20 ~ 60

Relación entre la temperatura de temple, la dureza y el tamaño de grano del acero 4Cr5MoSiV1

Temperatura de enfriamiento/°C	930	950	980	1000	1020	1040	1060	1080	1100
Dureza HRC	50.3	52	53.5	54.8	56.3	57.8	58.2	59.1	59.1
Tamaño/Grado del grano	-	11.2	11.1	11.1	11.1	11	10	8	7

3. Templado

Especificación del proceso de revenido para acero 4Cr5MoSiV1

Propósito	Temperatura de revenido/°C	Equipo	Refrigeración	Dureza de revenido HRC
Aliviar el estrés, reducir la dureza	560 ~ 580¹	Baño de sales fundidas u horno de aire	Aire fresco	47 ~ 49

Nota: Generalmente se templa dos veces. La segunda temperatura de revenido es 20 °C inferior a la primera.

Relación entre la temperatura de revenido y la dureza del acero 4Cr5MoSiV1

Temperatura de revenido /°C	Dureza HRC	Temperatura de revenido /°C	Dureza 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. Especificaciones del proceso de tratamiento de refuerzo de superficies para acero 4Cr5MoSiV1

Proceso	Temperatura/°C	Tiempo/h	Medio	Capa de difusión
				Profundidad/mm	Microdureza HV
Nitruración	560	2	50% KNO₃ + 50% NaNO₃ (fracción de masa)	0.04 – 0.07	640 – 690
Nitruración	580	8	Gas natural + amoniaco	0.25	835 – 860
Nitruración	530 – 550	12 – 20	La tasa de descomposición del amoníaco α es 30% – 60%	0.12 – 0.20	550 – 760

5. Propiedades mecánicas

El acero 4Cr5MoSiV1 (H13) es un acero para herramientas de trabajo en caliente que se templa al aire. Presenta buena tenacidad y alta resistencia. Gracias a su capacidad de temple al aire, la deformación por temple y la tensión residual son bajas, así como la tendencia a la oxidación superficial. Puede producir un fenómeno de endurecimiento secundario, posee buena estabilidad térmica y resiste la erosión de la aleación de aluminio fundido. A una temperatura de trabajo inferior a 650 °C, presenta alta ductilidad, tenacidad al impacto, resistencia a la oxidación, resistencia a la fatiga térmica, así como alta resistencia a la fluencia y a la tracción.

5.1 Propiedades mecánicas longitudinales a temperatura ambiente

Temperatura de revenido/°C	Después del enfriamiento	200	400	500	520	550	580	600	650	700
Dureza HRC	56	54	54	55.5	54	52.5	49	45.5	33	28
Resistencia a la tracción Rm/MPa	-	-	2040	2100	2080	1980	1780	1650	1180	-
Reducción del área Z (%)	-	-	40	34	40	48	53	54	55	-
Elongación A (%)	-	-	11	11	11.5	12	12.5	14	18	-
Dureza al impacto ak/(J/cm²)	-	-	40	32	35	50	60	70	100	-

Nota: Temple en aceite a 1020°C, revenido 2 veces.

5.2 Comportamiento por fatiga del acero 4Cr5MoSiV1

Temperatura de prueba/°C	Temperatura ambiente	540
σ₋₁/MPa	730	510
σ₋₁ₖ/MPa	670	370

5.3 Tenacidad al impacto longitudinal de la barra de acero 4Cr5MoSiV1¹

Temperatura de revenido/°C	Dureza2 HRC	Energía de absorción de impacto Charpy con entalla en V/J a las siguientes temperaturas de prueba
		-73°C	21°C	260°C	540°C	595 °C
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. Refrigerado por aire desde 1010°C y templado secundario, revenido dos veces a cada temperatura especificada.
2. Temperatura ambiente.
3. 565°C.

5.4 Propiedades de tracción longitudinal de la barra de acero 4Cr5MoSiV1¹

Dureza a temperatura ambiente HRC	Temperatura de prueba/°C	Resistencia a la tracción Rm/MPa	Menor límite elástico Rm/MPa	Elongación después de la fractura A (%)	Reducción del área 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. Enfriado a 1010°C (1850°F) en aceite, luego templado a la dureza especificada.
2. Templado a 527°C durante 2 × 2 horas.
3. Templado a 575°C durante 2 × 2 horas.
4. Templado a 605°C durante 2 × 2 horas.

6. Aplicaciones

El acero 4Cr5MoSiV1 se utiliza ampliamente en la fabricación de matrices y mandriles de extrusión en caliente, matrices de forja a martillo, matrices de prensa de forja, matrices de forja de precisión y moldes de fundición a presión para aluminio, cobre, magnesio y sus aleaciones. La consistencia y pureza del 4Cr5MoSiV1 influyen directamente en la vida útil y el rendimiento de las herramientas. Factores como el control químico preciso, los bajos niveles de fósforo y azufre, y la mínima inclusión son cruciales. Refusión por electroescoria (ESR) Se puede utilizar para producir acero más limpio y homogéneo para aplicaciones exigentes que requieren una capacidad de pulido superior o resistencia a la fatiga.