ZG5CrNiMo 铸造铬镍钼热作模具钢全面技术资料

ZG5CrNiMo 铸造铬镍钼热作模具钢全面技术资料

一、牌号定位与标准归属

ZG5CrNiMo
中 "ZG" 是"铸钢"拼音首字母，"5" 表示名义碳含量约 0.50%，Cr-Ni-Mo 为三大合金元素——即经典热作模具钢5CrNiMo（GB/T 1299，对应美标 L6、德标 1.2713/55NiCrMoV7、日标 SKT4）的铸造版本。它属铸造工模具钢，常见于《合金铸钢》类标准（JB/ZQ 4297 系列）与铸造工模具钢热处理规范。需要说明的是，现行公开铸钢牌号表中更常收录的是其无镍经济型兄弟ZG5CrMnMo / ZG55CrMnMo（JB/ZQ 4297-1986、JB/T 6402），ZG5CrNiMo 多见于铸造工模具钢的淬火、回火工艺规范表；其化学成分在无专门铸钢标准条文时，通常参照同系锻钢 5CrNiMo 并作铸造适应性调整。采购时务必以钢厂质保书与图纸技术条件为准。

二、化学成分（wt%，参照 5CrNiMo 体系）

元素

范围

作用

C

0.50~0.60

保证淬火硬度、耐磨性与强度基础

Si

0.25~0.60（锻钢 ≤0.40）

脱氧、提高回火稳定性

Mn

0.50~0.80

提高淬透性、固溶强化

Cr

0.50~0.80

淬透性、抗氧化与耐磨

Ni

1.40~1.80

核心元素，大幅提升韧性与心部强度

Mo

0.15~0.30

细化晶粒、抑制回火脆性、提高热稳定性

P / S

≤0.030 / ≤0.030

严控杂质

Cu

≤0.30（残余）

残余元素控制

三、供应形式（重要提示）

ZG 前缀意味着这是铸造牌号，主体供应形态是铸件，而非线材、圆钢、板材等变形材。
市场上"ZG5CrNiMo 线材/板材/圆钢"的说法多为误用，实际可获得：

• 铸件（主体）：砂型、树脂砂、精密铸造的大型复杂件——锤锻模模块、热切边模、轧辊、辊道辊、导卫板、齿圈、履带板、衬板，单件可达数吨；
• 铸棒/铸坯：连铸或铸轧圆坯，供后续改锻；
• 铸板/扁坯：切割成模具模块或耐磨衬板；
• 锻件：对关键受力件在铸坯基础上改锻（锻比≥3~5）破碎铸态组织；
• 焊材：同质焊丝/焊条，用于铸件补焊与堆焊修复。

四、热处理工艺

铸钢必须先消除铸造应力、细化晶粒，再淬火回火：

• 预备退火：850~880℃ 保温后以 ≤30℃/h 缓冷至 500℃ 空冷，硬度 197~241 HB，改善切削性；等温退火 850~870℃ → 680℃ 等温 → 炉冷至 500℃ 空冷。
• 正火：870~900℃ 空冷，破碎铸态粗大组织与网状碳化物。
• 淬火：预热 800~850℃（大型件建议 600~650℃ 二次预热），奥氏体化 840~860℃，油冷至 150~180℃ 出油；切忌冷至室温再回火，否则极易开裂。淬火硬度约50~52 HRC（锻钢可达 53~58 HRC）。
• 回火490~540℃（部分规范 490~580℃）回火 1~2 次，油冷至 100℃ 以下再空冷，最终硬度 38~47 HRC。锻模常按部位分温回火——工作部分取下限（小模 490~510℃ 得 44~47 HRC，中模 520~540℃ 得 38~42 HRC），燕尾承击区取 620~660℃ 得 30~37 HRC 以保证韧性；回火后建议在 160~180℃ 再补一次回火消除油冷应力。严禁在 380~450℃ 区间回火，该区心部生成上贝氏体，冲击韧性极差。

五、机械性能

项目

数值

退火/正火硬度

197~241 HB

淬火硬度

50~52 HRC

调质后使用硬度

38~47 HRC（常用 40~42 平衡强韧）

抗拉强度

1200~1500 MPa（调质态）

屈服强度

≥1000~1300 MPa

伸长率

≥8%~12%

断面收缩率

≥30%~42%

冲击功

室温 ≥25~40 J；500℃ 时仍可维持较高水平

500℃ 高温硬度

≈300 HB

该钢对尺寸效应不敏感，300×400×300 mm 大模块自 820℃ 油淬 + 560℃ 回火后断面硬度基本一致，这是 Ni 带来的核心优势。

六、物理性能

密度7.85 g/cm³（约 7700~7850 kg/m³）；弹性模量约 200~210 GPa；泊松比约 0.28~0.30；热导率约25~32 W/(m·K)；线膨胀系数约11~12.8×10⁻⁶/K；比热容约 460 J/(kg·K)；电阻率约 0.55 Ω·mm²/m；熔点约 1450~1510℃；临界点 Ac1 ≈710℃、Ac3 ≈770℃。

七、应用领域

热作模具（主战场）：边长 >400 mm 的大中型锤锻模、压力机锻模、热切边模、热镦锻冲头、辊锻模与校正模——汽车曲轴、连杆、齿轮等重型锻件模具。冶金与轧制：热轧轧辊、辊道辊、导卫板、拉坯结晶器部件。有色压铸与挤压：锌、铝合金压铸模及热挤压工具（工作温度宜 <500℃）。耐磨结构铸件：大型齿轮、齿圈、链轮、轴套、挖掘机支重轮、破碎机衬板。

八、材料优势与选型提示

优势：① Ni 赋予卓越的淬透性与心部韧性，大截面性能均匀，抗冲击疲劳能力突出；② Mo 抑制回火脆性，600℃ 缓冷后冲击韧性仅略降；③ 室温和 500~600℃ 力学性能几乎相同，500℃ 仍保持约 HB300；④ 铸造工艺可一次成型形状复杂、难以锻造的大型模块，材料利用率高、成本低于全锻件；⑤ 退火态 197~241 HB，切削加工性尚可。

局限与提示：一是耐热性偏低——属"低耐热高韧性"热作钢，400℃ 以上强度急剧下降（550℃ 屈服点近乎腰斩），二次硬化效应弱，高于 500℃ 工况应选 H13/ZG4Cr5MoSiV1 或 3Cr2W8V；二是铸态组织存在偏析、晶粒粗大倾向，必须正火+充分改制，重要件建议增加 UT（GB/T 7233）与磁粉探伤；三是碳当量较高，焊接性差，补焊需预热 300~400℃、同质焊材并焊后去应力；该钢易形成白点，冶炼与铸后冷却制度须严格控制；四是采购须明确"铸态/正火回火态/调质态"及硬度、冲击验收值。若成本敏感且截面不大，可考虑无镍的 ZG5CrMnMo；若要求更高韧性与大截面均匀性，则升级 ZG34Cr2Ni2Mo。