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Acero para herramientas de trabajo en caliente 4Cr5MoSiV1

AOBO STEEL – Proveedor mundial de confianza de aceros para herramientas

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 al cromo-molibdeno-vanadio (Cr-Mo-V) ampliamente utilizado, conocido internacionalmente por designaciones como H13 (AISI/ASTM), SKD61 (JIS), 1.2344 (DIN) y X40CrMoV5-1 (ISO/EN/DIN). Este grado de acero tiene excelente resistencia y tenacidad, buena trabajabilidad en caliente y resistencia a la fatiga térmica.

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

CSiMnCrMoVPS
0.32-0.450.80-1.200.20-0.504.75-5.501.10-1.750.80-1.20≤0,030≤0,030

2. Propiedades físicas del 4Cr5MoSiV1

2.1 Temperaturas del punto crítico

Punto críticoC.A1C.A3Arkansas1Arkansas3MsMf
Temperatura /°C860915775875340215

2.2 Coeficiente de expansión lineal

Temperatura/°C20 ~ 10020 ~ 20020 ~ 30020 ~ 40020 ~ 50020 ~ 60020 ~ 700
Coeficiente de expansión lineal α/×10⁻⁶℃⁻¹9.110.311.512.212.813.213.5

2.3 Conductividad térmica

Temperatura/°C250650
Conductividad térmica λ/[W/(m·K)]32.228.8

2.4 Densidad y módulo de elasticidad

Densidad/(g/cm³)Módulo de elasticidad E/MPa
7.8210 000

3. Especificación del proceso de forja en caliente del 4Cr5MoSiV1

ArtículoTemperatura de calentamiento/°CTemperatura inicial de forjado/°CTemperatura final de forjado/°CMétodo de enfriamiento
Lingote de acero1140 ~ 11801100 ~ 1150850 ~ 900Enfriamiento lento (enfriamiento en arena o en foso)
Palancón de acero1120 ~ 11501050 ~ 1100850 ~ 900Enfriamiento lento (enfriamiento en arena o en foso)

4. Tratamiento térmico del 4Cr5MoSiV1

4.1 Precalentamiento

Especificación del proceso de pretratamiento térmico para el acero 4Cr5MoSiV1

Plan de pretratamiento térmicoParámetros del proceso
Proceso de recocido posterior a la forjaTemperatura de calentamiento: 860 ~ 890 °C, mantener durante 3 ~ 4 h, enfriar por debajo de 500 °C y luego enfriar al aire. Dureza después del recocido ≤229HBW, la microestructura es perlita globular + pequeña cantidad de carburos.
Recocido para aliviar el estrésTemperatura de calentamiento: 730 ~ 760 °C, mantener durante 3 ~ 4 h, enfriar en horno.

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

Antes del recocidoDespués del recocidoMicroestructura (antes del recocido)Microestructura (después del recocido)
Diámetro de indentación/mm≈2.75≥3.9Sorbita o martensitaPerlita globular + pequeña cantidad de carburos
HBW≈500≤241

4.2 Enfriamiento

Especificación del proceso de temple para el acero 4Cr5MoSiV1

Temperatura de enfriamiento/°CEnfriamientoDureza HRC
1020 ~ 1080Refrigerante de templeTemperatura del refrigerante de temple/°C
Aceite o aire20 ~ 60

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

Temperatura de enfriamiento/°C930950980100010201040106010801100
Dureza HRC50.35253.554.856.357.858.259.159.1
Tamaño de grano/Grado—11.211.111.111.1111087

3. Revenido

Especificación del proceso de revenido para el acero 4Cr5MoSiV1

ObjetivoTemperatura de templado/°CEquipoEnfriamientoDureza después del revenido HRC
Alivia el estrés, reduce la dureza.560 ~ 580¹Baño de sales fundidas u horno de aireEnfriar al aire47 ~ 49

Nota: Generalmente se realiza un doble revenido. La temperatura del segundo revenido es 20 °C inferior a la del primero.

Relación entre la temperatura de revenido y la dureza para el acero 4Cr5MoSiV1

Temperatura de revenido/°CDureza HRCTemperatura de revenido/°CDureza HRC
10059.050057.5
20057.055053.5
30054.560049.5
40054.565040.0
45057.570030.0

4. Especificaciones del proceso de endurecimiento superficial para el acero 4Cr5MoSiV1

ProcesoTemperatura/°CTiempo/hMedioCapa de difusión
Profundidad/mmMicrodureza HV
Nitruración560250 % KNO₃ + 50 % NaNO₃ (fracción másica)0.04 – 0.07640 – 690
Nitruración5808Gas natural + amoníaco0.25835 – 860
Nitruración530 – 55012 – 20La tasa de descomposición del amoníaco α es del 30 % – 60 %0.12 – 0.20550 – 760

5. Propiedades mecánicas

El acero 4Cr5MoSiV1 (H13) es un acero para herramientas de trabajo en caliente templable al aire. Tiene buena tenacidad y alta resistencia. Debido a que puede templarse al aire, la deformación por temple y las tensiones residuales son pequeñas, y la tendencia a la oxidación superficial también es reducida. Puede producir un fenómeno de endurecimiento secundario, tiene buena estabilidad térmica y puede resistir 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 resistencia a la tracción.

5.1 Propiedades mecánicas longitudinales a temperatura ambiente

Temperatura de templado/°CDespués del enfriamiento200400500520550580600650700
Dureza HRC56545455.55452.54945.53328
Resistencia a la tracción Rm/MPa——2040210020801980178016501180—
Reducción de área Z (%)——40344048535455—
Alargamiento A (%)——111111.51212.51418—
Tenacidad al impacto ak/(J/cm²)——403235506070100—

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

5.2 Comportamiento a la fatiga del acero 4Cr5MoSiV1

Temperatura de prueba/°CTemperatura ambiente540
σ₋₁/MPa730510
σ₋₁ₖ/MPa670370

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

Temperatura de templado/°CDureza2 HRCEnergía de absorción al impacto con muesca en V Charpy/J a las siguientes temperaturas de ensayo
-73°C21°C260°C540°C595°C
524547142731—
565527143034343
60747824414543
615439.524526057
  1. Enfriado al aire desde 1010 °C y revenido secundario, revenido dos veces a cada temperatura especificada.
  2. Temperatura ambiente.
  3. 565°C.

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

Dureza a temperatura ambiente HRCTemperatura de prueba/°CResistencia a la tracción Rm/MPaLímite elástico inferior Rm/MPaAlargamiento después de la fractura A (%)Reducción de área Z (%)
5224251620124013.750.6
5401305100013.954
595102082517.565.4
65045034028.988.9
483425140011501559.9
540116096017.162.4
5959407501868.5
65045535033.689
444425120010051764.1
54099582020.670
59582769022.674
65045035028.487
  1. Templado a 1010 °C (1850 °F) en aceite, luego revenido a la dureza especificada.
  2. Revenido a 527 °C durante 2 × 2 horas.
  3. Revenido a 575 °C durante 2 × 2 horas.
  4. Revenido a 605 °C durante 2 × 2 horas.

6. Aplicaciones

El acero 4Cr5MoSiV1 se utiliza ampliamente en la fabricación de matrices de extrusión en caliente y mandriles, matrices de forja por 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 impactan directamente en la vida útil y el rendimiento de la herramienta. Factores como el control químico preciso, los bajos niveles de fósforo y azufre, y las inclusiones mínimas son críticos. Refusión por electroescoria (ESR) se puede utilizar para producir acero más limpio y homogéneo para aplicaciones exigentes que requieren una pulibilidad superior o resistencia a la fatiga.