4Cr5Mo2V钢是在H13钢基础上开发的新一代热作模具钢,其在热强性、韧性、抗回火软化性能及热疲劳性能等方面表现优异,满足了当前模具制造业对大型压铸模、热锻模、热挤压模材料的需求。通过对实际应用中不同氮含量的热作模具使用性能的统计分析,发现氮含量较高的热作模具钢性能较含量低的差,而国内外在氮含量对热作模具钢方面的研究甚少。因此,本课题以4Cr5Mo2V热作模具钢为研究对象,从裂纹的萌生、扩展过程,并结合截面硬度梯度及损伤因子,对比分析了氮含量对其热疲劳性能的影响,为模具钢生产企业提供热作模具钢氮含量的控制方向。
试验材料为某特钢厂采用先进冶炼技术,并结合多向锻造、高温扩散处理及超细化处理等制造工艺生产的3块热作模具钢4Cr5Mo2V模块,3块试验钢合金成分保持基本一致,并具有极高的纯净度、致密度,较低的硫、磷及氧、氢含量,仅将氮含量调整为3个不同水平,具体成分见表1。分别从含量为0.0044、0.008和0.0105%的4Cr5Mo2V钢上线切割切取试样3组。将所有试样在1030℃保温30min后油淬,然后在600~610℃回火两次,每次2h,将硬度提高到46.5~47.5HRC。加工成热疲劳试样。