4Cr5MoSiV1 고온 작업용 공구강

AOBO STEEL – 신뢰받는 글로벌 공구강 공급업체

4Cr5MoSiV1은 중국 표준 GB/T 1299에 따른 고온 작업용 공구강 등급입니다. 널리 사용되는 크롬-몰리브덴-바나듐(Cr-Mo-V) 고온 작업용 공구강으로, 국제적으로는 일반적으로 다음과 같은 명칭으로 알려져 있습니다. H13 (AISI/ASTM), SKD61(JIS), 1.2344(DIN) 및 X40CrMoV5-1(ISO/EN/DIN) 규격을 준수하는 이 강종은 뛰어난 강도와 인성, 우수한 열간 가공성 및 열피로 저항성을 갖추고 있습니다.

1. 화학 조성 (GB/T 1299-2000)

C	시	망	크	모	V	P	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. 4Cr5MoSiV1의 물리적 특성

2.1 임계점 온도

임계점	에이₁	에이₃	아르₁	아르₃	여사	무프
온도 /°C	860	915	775	875	340	215

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℃⁻¹	9.1	10.3	11.5	12.2	12.8	13.2	13.5

2.3 열전도율

온도/°C	250	650
열전도율 λ/[W/(m·K)]	32.2	28.8

2.4 밀도 및 탄성 계수

밀도/(g/cm³)	탄성 계수 E/MPa
7.8	210 000

3. 4Cr5MoSiV1의 열간 단조 공정 사양

목	가열 온도/°C	초기 단조 온도/°C	최종 단조 온도/°C	냉각 방식
강철 주괴	1140 ~ 1180	1100 ~ 1150	850 ~ 900	서서히 냉각하는 방식(모래 냉각 또는 피트 냉각)
강철 빌릿	1120 ~ 1150	1050 ~ 1100	850 ~ 900	서서히 냉각하는 방식(모래 냉각 또는 피트 냉각)

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4. 4Cr5MoSiV1의 열처리

4.1 예열

4Cr5MoSiV1 강재의 예열 처리 공정 사양

예열처리 계획	프로세스 매개변수
후단조 열처리 공정	가열 온도: 860~890°C, 3~4시간 유지 후 500°C 이하로 냉각하고 공랭. 어닐링 후 경도 ≤229HBW, 미세구조는 구상 펄라이트 + 소량의 탄화물.
응력 완화 어닐링	가열 온도: 730~760°C, 3~4시간 유지 후, 노에서 냉각.

어닐링 전후 4Cr5MoSiV1강의 경도 및 미세구조

	어닐링 전	어닐링 후	미세구조 (어닐링 전)	미세구조 (어닐링 후)
압흔 직경/mm	≈2.75	≥3.9	소르바이트 또는 마르텐사이트	구상 펄라이트 + 소량의 탄화물
HBW	약 500개	≤241	소르바이트 또는 마르텐사이트	구상 펄라이트 + 소량의 탄화물

4.2 담금질

4Cr5MoSiV1 강재의 담금질 공정 사양

담금질 온도/°C	냉각	경도 HRC
1020 ~ 1080	담금질 냉각제	담금질 냉각수 온도/°C
1020 ~ 1080	기름 또는 공기	20 ~ 60

4Cr5MoSiV1 강재의 담금질 온도, 경도 및 결정립 크기 간의 관계

담금질 온도/°C	930	950	980	1000	1020	1040	1060	1080	1100
경도 HRC	50.3	52	53.5	54.8	56.3	57.8	58.2	59.1	59.1
곡물 크기/등급	—	11.2	11.1	11.1	11.1	11	10	8	7

3. 담금질

4Cr5MoSiV1 강재의 템퍼링 공정 사양

목적	템퍼링 온도/°C	장비	냉각	템퍼링 경도 HRC
스트레스를 해소하고 경직도를 낮추세요	560 ~ 580¹	용융염욕 또는 공기로	공기 냉각	47 ~ 49

참고: 일반적으로 두 번의 열처리를 거칩니다. 두 번째 열처리 온도는 첫 번째 열처리 온도보다 20°C 낮습니다.

4Cr5MoSiV1강의 담금질 온도와 경도 간의 관계

템퍼링 온도 /°C	경도 HRC	템퍼링 온도 /°C	경도 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. 4Cr5MoSiV1 강재의 표면 강화 처리 공정 사양

프로세스	온도/°C	시간/시간	중간	확산층
				깊이/mm	미세경도 HV
질화	560	2	50% KNO₃ + 50% NaNO₃ (질량 분율)	0.04 – 0.07	640 – 690
질화	580	8	천연가스 + 암모니아	0.25	835 – 860
질화	530 – 550	12~20	암모니아 분해 속도 α는 30% – 60%입니다.	0.12 – 0.20	550 – 760

5. 기계적 특성

4Cr5MoSiV1(H13)강은 공기 경화형 고온 가공 공구강입니다. 우수한 인성과 높은 강도를 지니고 있습니다. 공기 중에서 경화되기 때문에 담금질 변형과 잔류 응력이 적고, 표면 산화 경향도 낮습니다. 2차 경화 현상이 발생하고 열 안정성이 우수하며 용융 알루미늄 합금의 침식에 대한 저항성도 뛰어납니다. 650°C 이하의 작동 온도에서는 높은 연성, 충격 인성, 내산화성, 내열 피로성뿐만 아니라 높은 크리프 강도와 인장 강도를 나타냅니다.

5.1 상온에서의 종방향 기계적 특성

템퍼링 온도/°C	담금질 후	200	400	500	520	550	580	600	650	700
경도 HRC	56	54	54	55.5	54	52.5	49	45.5	33	28
인장 강도 R_m/MPa	—	—	2040	2100	2080	1980	1780	1650	1180	—
면적 Z(%)의 감소	—	—	40	34	40	48	53	54	55	—
연장 A (%)	—	—	11	11	11.5	12	12.5	14	18	—
충격 인성 a_k/(J/cm²)	—	—	40	32	35	50	60	70	100	—

메모: 1020°C 오일 담금질 후 2회 템퍼링 처리.

5.2 4Cr5MoSiV1 강의 피로 성능

시험 온도/°C	실온	540
σ₋₁/MPa	730	510
σ₋₁ₖ/MPa	670	370

5.3 4Cr5MoSiV1 강봉의 종방향 충격 인성¹

템퍼링 온도/°C	경도² HRC	다음 시험 온도에서의 샤르피 V-노치 충격 흡수 에너지/J
템퍼링 온도/°C	경도² HRC	-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

1010°C에서 공랭식으로 냉각하고, 지정된 각 온도에서 두 번씩 2차 열처리를 거칩니다.
실온.
565°C.

5.4 4Cr5MoSiV1 강봉의 종방향 인장 특성¹

상온 경도 HRC	시험 온도/°C	인장 강도 R_m/MPa	낮은 항복 강도 R_m/MPa	골절 후 신장률 A (%)	면적 Z(%)의 감소
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

1010°C(1850°F)의 오일에서 담금질한 후, 지정된 경도로 템퍼링합니다.
527°C에서 2시간씩 두 번 열처리했습니다.
575°C에서 2시간씩 두 번 열처리했습니다.
605°C에서 2시간씩 두 번 열처리했습니다.

6. 응용 프로그램

4Cr5MoSiV1 강은 알루미늄, 구리, 마그네슘 및 이들의 합금용 열간 압출 금형 및 맨드릴, 해머 단조 금형, 단조 프레스 금형, 정밀 단조 금형, 다이캐스팅 금형 제조에 널리 사용됩니다. 4Cr5MoSiV1의 일관성과 순도는 공구 수명과 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 정밀한 화학적 제어, 낮은 인 및 황 함량, 최소한의 개재물 등의 요소가 매우 중요합니다. 전해슬래그 재용융(ESR) 이 기술은 뛰어난 연마성이나 피로 저항성이 요구되는 까다로운 용도에 적합한 더욱 깨끗하고 균일한 강철을 생산하는 데 활용될 수 있습니다.

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