4Cr3Mo3SiV (H10) 热作模具钢全面技术解析

4Cr3Mo3SiV（国内牌号，对应美国H10）是一种高韧性热作模具钢，具有优异的热疲劳抗力、良好的高温强度和适中的耐磨性，主要应用于热挤压模、压铸模和中高负荷热锻模。

合金工具钢：4Cr3Mo3SiV

标准GB/T1299-1985

4Cr3Mo3SiV热作模具钢，是引进美国的H10钢，有好的淬透性，韧性和高温硬度。

4Cr3Mo3SiV化学成分：

碳 C ：0.35～0.45

硅 Si：0.80～1.20

锰 Mn：0.25～0.70

硫 S ：≤0.030

磷 P ：≤0.030

铬 Cr：3.00～3.75

镍 Ni：≤0.25

铜 Cu：≤0.30

钒 V ：0.25～0.75

钼 Mo：2.00～3.00

硬度 ：退火,≤229HB,压痕直径≥4.0mm

2. 物理与机械性能

2.1 物理性能

性能数值

密度 (g/cm³)7.8

热膨胀系数 (20~600℃, ×10⁻⁶/K)11.5~13.0

热导率 (W/m·K, 20℃)25.5

弹性模量 (GPa)200~210

熔点 (℃)~1430

2.2 热处理后机械性能

热处理工艺硬度 (HRC)抗拉强度(MPa)冲击韧性 (J/cm²)应用特点

退火 (850~870℃+炉冷)≤229 HB--便于机加工

淬火 (1000~1030℃油冷)50~541800~200025~35适用于高温模具

回火 (550~600℃×2h)48~521600~180035~50最佳综合性能

回火 (650℃×2h)40~451200~140050~70适用于高韧性需求

3. 主要应用领域

3.1 热挤压模具

铜合金挤压模（如铜管、铜棒成型）

铝合金型材挤压模（适用于高强度挤压）

3.2 压铸模具

锌合金压铸模（表面质量要求高）

小型铝合金压铸模（适用于低熔点金属）

3.3 热锻模具

中小型锻模（如连杆、齿轮热锻）

紧固件热镦模（适用于高冲击工况）

3.4 其他应用

塑料模具（用于高温工程塑料）

热剪切刀片

高温冲头

4. 热处理工艺优化

4.1 退火处理（软化便于加工）

温度：850~870℃

保温时间：2~4小时

冷却方式：炉冷至500℃后空冷

退火后硬度：≤229 HB

4.2 淬火工艺（提高硬度和强度）

淬火温度：1000~1030℃（油淬或气淬）

保温时间：30s/mm（盐浴炉）或1min/mm（箱式炉）

冷却介质：油冷或高压气淬（减少变形）

4.3 回火工艺（平衡硬度和韧性）

第一次回火：550~600℃×2h（空冷）

第二次回火：相同温度×2h（消除残余应力）

典型硬度：48~52 HRC（适用于大多数模具）

5. 加工与表面强化

5.1 机械加工建议

车削：硬质合金刀具，切削速度80~150m/min

铣削：涂层刀具，进给0.1~0.3mm/齿

磨削：CBN砂轮，避免过热

5.2 表面处理方法

处理方式效果适用工况

氮化HV 1000~1200，提高耐磨性高摩擦模具

PVD/CVD涂层（TiN, CrN）2000~3000 HV，降低粘模压铸模

TD处理（VC涂层）2800~3200 HV，抗熔损铜合金挤压模

6. 与同类材料对比（4Cr3Mo3SiV vs. H13 vs. 3Cr2W8V）

性能4Cr3Mo3SiV (H10)4Cr5MoV1Si(H13)3Cr2W8V

高温强度 (600℃, MPa)700~800750~850650~750

热疲劳性能优秀优秀一般

韧性高中等低

耐磨性中等高高

适用工况热挤压、中低负荷热锻压铸、高负荷热锻高耐磨热作模具

7. 结论

4Cr3Mo3SiV (H10) 是一种高韧性、中等耐磨性的热作模具钢，特别适合： ✅ 铜/铝合金挤压模具（高导热、抗热疲劳）

✅ 中小型热锻模具（高冲击韧性需求）

✅ 锌合金压铸模（较低熔点金属成型）

相比H13，它的韧性更好但高温强度略低，适用于热负荷适中但冲击较大的工况。