4Cr5MoSiV 고온 작업용 공구강

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4Cr5MoSiV는 중국 국가 표준 등급으로, 다음과 동등합니다. 아이시 H11 미국에서. 와 비교했을 때 4Cr5MoSiV1(AISI H13DIN 1.2343 규격에 따르면, 4Cr5MoSiV의 조성에서 바나듐 함량은 더 낮습니다. 4Cr5MoSiV1은 일반적으로 고온 강도와 경도가 더 높아 널리 사용되지만, 4Cr5MoSiV는 우수한 열피로 저항성 때문에 고속 해머 단조 금형에 여전히 선호됩니다.

1. 화학 조성(GB/T 1299-2000)

C	시	망	크	모	V	P	S
0.33 – 0.43%	0.80 – 1.20%	0.20 – 0.50%	4.75 – 5.50%	1.10 – 1.60%	0.30 – 0.60%	≤0.030%	≤0.030%

2. 4Cr5MoSiV의 물리적 특성

2.1 임계 온도

임계점	에이_₁	에이_₃	아르_₁	아르_₃	여사	무프
온도 (대략) / °C	853	912	720	773	310	103

2.2 선팽창 계수

온도 / °C	20 ~ 100	20 ~ 200	20 ~ 300	20 ~ 400	20 ~ 500	20 ~ 600	20 ~ 700
선팽창 계수 α / 10⁻⁶ °C⁻¹	10.0	10.9	11.4	12.2	12.8	13.3	13.6

2.3 열전도율

온도 / °C	100	200	300	400	500	600	700
열전도율 λ / [W/(m·K)]	25.9	27.6	28.4	28.0	27.6	26.7	25.9

2.4 탄성 계수

온도 / °C	20	100	200	300	400	500
탄성 계수 E / MPa	227,000	221,000	216,000	208,000	200,000	192,000

2.5 밀도 및 비열 용량

밀도 / (g/cm³)	비열 용량 cₚ (20°C) / [J/(kg·K)]
7.69	459.8

3. 뜨거운 4Cr5MoSiV 강재의 단조 공정 사양

목	가열 온도 / °C	초기 단조 온도 / °C	최종 단조 온도 / °C	냉각 방식
강철 주괴	1140 ~ 1180	1100 ~ 1150	≥900	모래 냉각 또는 피트 냉각
강철 빌릿	1120 ~ 1150	1070 ~ 1100	850 ~ 900	모래 냉각 또는 피트 냉각

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4. 4Cr5MoSiV의 열처리

4.1 예열

예비 열처리 계획	프로세스 매개변수
단조 후 열처리	가열 온도 860~890°C에서 2~4시간 유지 후, 노냉 방식으로 500°C 이하로 식힌 다음 공랭합니다. 어닐링 후 경도는 229HBW 이하입니다.
응력 완화 어닐링	가열 온도 730~760°C, 3~4시간 유지 후, 노냉 또는 공랭식으로 냉각합니다.

4.2 담금질

① 권장 담금질 공정 사양

담금질 온도 / °C	담금질 매체	담금질 매체 온도 / °C	다음 단계	경도 HRC
1000 ~ 1030	기름 또는 공기	20 ~ 60	오일 온도까지 냉각	53 ~ 55

② 담금질 온도와 경도의 관계

담금질 온도 / °C	950	975	1000	1025	1050	1075	1100
경도 HRC	51	53	54.5	56	58	58.5	57.5

4.3 템퍼링

① 권장 열처리 공정 사양

담금질의 목적	온도 / °C	장비	냉각	성격의 수	경도 HRC
스트레스를 제거하고 경도를 낮추세요	530 ~ 580	용융염욕로 또는 공기로	공기 냉각	2	47 ~ 49

참고: 두 번째 열처리 온도는 일반적으로 첫 번째 열처리 온도보다 20~30°C 낮습니다.

② 다양한 온도에서 열처리 후의 기계적 특성

템퍼링 온도 / °C	500	550	600	650
경도 HRC	57	54.5	46.5	37
aᴋ / (J/cm²)	20	45	60	66

참고: 1000°C 공랭식, 580°C 온도 조절식.

4.4 권장 표면 강화 처리 공정 사양

프로세스	온도 / °C	시간/시간	중간	층 두께 / mm	표면 경도 HV
질화	560	2	KNO₃ 50% + NaNO₃ 50% (질량 분율)	0.04	640 ~ 690
질화	580	8	천연가스 + 암모니아	0.25 ~ 0.30	830 ~ 860
질화	540	12 ~ 20	암모니아 분해 속도 30% ~ 60%	0.15 ~ 0.20	550 ~ 750

5. 기계적 특성

4Cr5MoSiV(H11) 강은 공랭식 경화형 고온 가공 공구강입니다. 우수한 인성을 지니고 있으며, 열처리 강화 후 2070MPa 이상의 강도를 얻을 수 있습니다. 공랭 경화가 가능하여 담금질 변형 및 잔류 응력이 적고, 표면 산화 경향도 낮습니다. 510°C 이상에서 템퍼링하면 2차 경화 현상이 발생하여 최적의 성능을 발휘합니다. 고온 템퍼링 후에는 내부 응력이 대부분 제거됩니다. 열 안정성이 우수하여 용융 알루미늄 합금의 침식에 대한 저항성이 뛰어납니다. 650°C 이하에서는 높은 연성, 충격 인성, 내산화성, 내열피로성뿐만 아니라 높은 크리프 강도 및 인장 강도를 나타냅니다.

5.1 고온 기계적 특성

시험 온도 / °C	Rₘ / MPa	Rₑₗ / MPa	아(%)	Z (%)
300	1504	1311	12.0	39.1
600	895	794	21.9	72.9
650	471	402	33.1	85.5
700	226	179	55.0	94.5

5.2 고온 경도

시험 온도 / °C	300	450	600	650	700	750
경도 HV	491.5	448.5	384.0	302.5	227.5	178.5

참고: 시편의 원래 경도는 49~50HRC입니다.

5.3 고온 충격 인성

시험 온도 / °C	300	600	650	700
충격 흡수 에너지 K/J	28.8	31.0	36.5	70.0

5.4 열피로 성능

	등급
20~650°C를 1000회 반복	8.2
20~750°C를 1000회 반복	14.6

5.5 열 마모 저항

4Cr5MoSiV 강철의 열 마모 저항성(I)

회전/시간	300	600	900	1200	1500	2500
체중 감량 / mg	0.67	0.80	1.4	1.63	1.97	2.62

참고: 시험 온도 800~850°C, 압력 784~882N, 시편 경도 49~50HRC.

표 5-89 4Cr5MoSiV강의 열 마모 저항성 (II)

회전/시간	100	200	300	400	500	600	700	1000
체중 감량 / mg	0.77	1.67	2.50	3.47	4.33	4.90	5.60	7.40

참고: 시험 온도 910~950°C, 압력 1784~1813N, 시편 경도 49~50HRC.

5.6 열처리 저항성

온도 / °C	500 (2차 경화 최고 온도)	560	615	600	653
경도 HRC	55.0 (최고 2차 경화 경도)	49.0	42.0	36.0	35.0

참고: 시편을 1020°C의 기름에 담금질하여 경도를 측정하였으며, 경도는 59~60HRC입니다.

5.7 열 부식 저항성

테스트 온도 및 시간	620°C × 4시간	680°C × 4시간
체중 감량 / (g/dm²)	4.4188	16.4

5.8) 피로 한계

시험 온도 / °C	실온	300	400	450	500
σ_-1 / MPa	880	680	640	630	610
σ_-1k / MPa	570	440	430	—	420

5.9 620°C에서의 4Cr5MoSiV강의 열 안정성

보유 시간 / 시간	2	4	6	8	11.5	14.5	17.5	21
경도 HRC	39.4	38.4	36.9	35.1	34.4	33.2	32.6	32.3

참고: 시편의 원래 경도는 49.9 HRC였습니다.

6. 응용 프로그램

4Cr5MoSiV(H11)강은 알루미늄 주조용 다이캐스팅 금형, 열간 압출 금형, 피어싱용 공구 및 코어 로드, 프레스 단조 금형, 플라스틱 금형 등의 제조에 일반적으로 사용됩니다. 또한 우수한 중온 강도 덕분에 항공기, 로켓의 구조 부품, 증기 터빈 및 가스 터빈 부품 제조에도 사용됩니다.

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