Y4 模具钢(4Cr3Mo2MnVNbB)通过合理的成份配比，使其在达到高的热强性及热稳定性的同时，又保持了好的韧性、导热性及工艺性能。以3Cr2W8V 钢作对比，其主要性能比较如下：
2.3.1 典型化学成分(Wt％)：
元素 C Mn Sl Cr Mo V 微量元素
含量 0.40 1.1 0.40 2.50 2.30 1.10 ≤0.50
2.3.2 室温力学性能：
2.3.2.1 硬度：
回火温度
(℃) 450 500 550 600 630 660 700
硬度
HRC 49.8~51 54 52~54 53.6 52 47.3 38.3~39.2
2.3.2.2 力学性能：
状态 σb (MPa) σs (MPa) δ (%) ψ (%)
A 1455.4 1291.5 12.5 42.05
B 1421.1 1248.3 10.8 28.54
状态A：HRC49.2；状态B：HRC 43.2~44.2
2.3.2.3 冲击韧性：
A：5.9J/cm2 B：8.8J/cm2
2.3.2.4 断裂韧性KIC：
A：43.54MN/m3/2 10×20×100mm
B：59.99MN/m3/2 15×30×150mm
2.3.3 高温性能
2.3.3.1抗氧化性能：
700℃
时间 (h) 2 5 15 25 35 45 55 65 80 100
氧化增重
(g/m2) 3.0 10.9 34.4 51.2 64.3 75.9 83.9 91.2 102.2 116.3
750℃
时间 (h) 2 5 8 11 15 20 25 30 35 40 45 50
氧化增重
(g/m2) 8.2 24 43.3 62.8 81.6 100.1 116.2 133.2 153.1 175.5 202.9 234.6
800℃
时间
(h) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
氧化
增重(g/m2) 24.5 64.2 103.2 137.8 170.7 202.9 234.3 268.9 306.9 355.3 410.7 475.0
850℃
时间 (h) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
氧化增重
(g/m2) 38.1 83.0 133.9 177.1 219.6 272.0 371.7 514.7 653.4 775.2
1000℃
时间 (h) 1 2 3 4
氧化增重 (g/m2) 121.6 352.4 582.4 1110.6
2.3.3.2热稳定性能：
640℃
时间 (h)
0 2 4 6 8 11 14 17
A 50.2 48.0 47.0 46.8 46.7 45.8 45.3 44.8
B 44.2 43.0 42.9 42.8 42.6 42.0
660℃
时间 (h)
0 1 2 3 5 7 9 12
A 49.5 48.8 48.0 46.3 43.9 43.4 43.0 41.4
B 43.8 42.8 42.0 40.4 39.6 39.8
680℃
时间 (h)
0 0.5 1 1.5 2 3 4
A 47.9 47.4 46.2 45.5 44.0 43.5 41.6
B 44.0 43.1 42.3 43.0 41.8 42.2 40.6
700℃
时间 (h)
0 0.5 1 1.5 2 3
A 44.6 44.8 43.7 41.2 41.0 38.0
B 41.9 41.3 41.0 39.7 39.9 38.4
热稳定性：
2.3.3.3 高温硬度：
温度 (℃)
300 450 600 650 700 750
A 479.7 435.7 398.3 381.0 340.0 274.3
B 402.3 376.3 340.0 329.0 304.0 266.7
2.3.3.4 高温拉伸：
性能
σb (MPa) σs (MPa) δ (%) ψ (%)
300-A 1493.8 1327.9 7.8 19.0
300-B 1265.4 1076.8 7.0 15.4
600-A 977.9 861.0 10.0 15.4
600-B 813.3 730.3 14.4 24.3
650-A 815.1 718.5 5.6 7.8
650-B 672.3 602.0 13.0 19.9
700-A 589.7 534.3 4.8 11.6
700-B 535.0 467.5 10.4 17.2
2.3.3.5 高温冲击：
温度 (℃)
300 600 650 700
A 22.2 27.3 27.5 27.5
B 21.4 26.5 23.4 28.3
2.3.3.6 热疲劳：
裂纹大小 1 级 2 级 3 级 4 级 5 级 6 级 7 级 7.5 级 8.5 级 9.5 级 10 级
a
(mm) 0.003 0.004 0.005 0.008 0.01 0.012 0.015 0.018 0.02 0.025 ≥0.03
密度 3 级 4 级 5 级 6 级 7 级 8 级 9 级 10 级
b
(mm) 0.0 5 0.075 0.10 0.12 0.15 0.20 0.25 0.30
网状
程度 按lars-Akenorstroem 图谱
状态 横向裂纹宽度级别 裂纹密度级别 网状程度级别 主裂纹宽度级别 纵向裂纹宽度级别 总的热疲劳平均级别
150↔650 (1000N) A 0 0 0 0 0 0
B 0 0 0 0 0 0
150↔750 (1000N) A 3 4.1 2.5 3.8 3.35
2 3 1.5 2 2.13
B 4.33 4.4 4 6 2.3 4.2
3.33 3.6 3 4 0.6 2.9
2.3.3.7 热磨损：
热磨损温度(℃) 润滑方法 状态 磨损次数和失重值 (mg)
300 次 600 次 900 次 1200 次 1500 次 2500 次
850-950 32#内燃机油 A 0.82 1.34 1.78 2.04 2.32 2.87
B 0.70 1.2 1.4 2.23 2.87 3.87
2.3.3.8 热熔损
试样尺寸：Ф36×4.6mm，加热介质：ZL102 铝，保温4 小时。
热熔损温度 (℃) 工况 状态 失重值 (g/dm2)
620℃×4 小时 试样500℃烘烤30’入铝液试样旋转速度9 转/分（同轴心转） A 5.8308
B 3.3514
680℃×4 小时 试样未经烘烤直接入铝液试样旋转线速度2.26 米/分 A 18.3
B 17.7
680℃×3 小时+714℃×1 小时 试样500℃烘烤30’入铝液试样旋转线速度2.26 米/分 A 31.7
B 1.06
2.3.4 工艺性能：锻造温度范围1100~850℃，锻后缓冷，经850℃退火后，HB 170~235。Y4
模具钢锻造、切削等工艺性能良好。
淬火温度1050~1150℃，回火温度560~650℃，回火后硬度HRC43~54。不需特殊热处理设备。
Y4 模具钢适用于铜合金压铸以及原用3Cr2W8V 钢的中、小型压力机模具、热挤压等模具。2.3.5 应用效果：
模具名称 3Cr2W8V原模具寿命 Y4钢模具寿命
汽车变速箱同步器铜锥环压铸模 3000～5000次 16000～20000次
铜弯管接头压铸模 7000次 17700次
1／2〞铜闸阀体压铸模 3000～5000次 21000次
1〞铜闸阀体壳压铸模 3500次 10350次
铜管热挤压模 为原寿命的2～3倍
轴承套圈热挤压模 3000～4000只 15000～30000只
液锻活塞模 为原寿命的11倍
2.3.1 典型化学成分(Wt％)：
元素 C Mn Sl Cr Mo V 微量元素
含量 0.40 1.1 0.40 2.50 2.30 1.10 ≤0.50
2.3.2 室温力学性能：
2.3.2.1 硬度：
回火温度
(℃) 450 500 550 600 630 660 700
硬度
HRC 49.8~51 54 52~54 53.6 52 47.3 38.3~39.2
2.3.2.2 力学性能：
状态 σb (MPa) σs (MPa) δ (%) ψ (%)
A 1455.4 1291.5 12.5 42.05
B 1421.1 1248.3 10.8 28.54
状态A：HRC49.2；状态B：HRC 43.2~44.2
2.3.2.3 冲击韧性：
A：5.9J/cm2 B：8.8J/cm2
2.3.2.4 断裂韧性KIC：
A：43.54MN/m3/2 10×20×100mm
B：59.99MN/m3/2 15×30×150mm
2.3.3 高温性能
2.3.3.1抗氧化性能：
700℃
时间 (h) 2 5 15 25 35 45 55 65 80 100
氧化增重
(g/m2) 3.0 10.9 34.4 51.2 64.3 75.9 83.9 91.2 102.2 116.3
750℃
时间 (h) 2 5 8 11 15 20 25 30 35 40 45 50
氧化增重
(g/m2) 8.2 24 43.3 62.8 81.6 100.1 116.2 133.2 153.1 175.5 202.9 234.6
800℃
时间
(h) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
氧化
增重(g/m2) 24.5 64.2 103.2 137.8 170.7 202.9 234.3 268.9 306.9 355.3 410.7 475.0
850℃
时间 (h) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
氧化增重
(g/m2) 38.1 83.0 133.9 177.1 219.6 272.0 371.7 514.7 653.4 775.2
1000℃
时间 (h) 1 2 3 4
氧化增重 (g/m2) 121.6 352.4 582.4 1110.6
2.3.3.2热稳定性能：
640℃
时间 (h)
0 2 4 6 8 11 14 17
A 50.2 48.0 47.0 46.8 46.7 45.8 45.3 44.8
B 44.2 43.0 42.9 42.8 42.6 42.0
660℃
时间 (h)
0 1 2 3 5 7 9 12
A 49.5 48.8 48.0 46.3 43.9 43.4 43.0 41.4
B 43.8 42.8 42.0 40.4 39.6 39.8
680℃
时间 (h)
0 0.5 1 1.5 2 3 4
A 47.9 47.4 46.2 45.5 44.0 43.5 41.6
B 44.0 43.1 42.3 43.0 41.8 42.2 40.6
700℃
时间 (h)
0 0.5 1 1.5 2 3
A 44.6 44.8 43.7 41.2 41.0 38.0
B 41.9 41.3 41.0 39.7 39.9 38.4
热稳定性：
2.3.3.3 高温硬度：
温度 (℃)
300 450 600 650 700 750
A 479.7 435.7 398.3 381.0 340.0 274.3
B 402.3 376.3 340.0 329.0 304.0 266.7
2.3.3.4 高温拉伸：
性能
σb (MPa) σs (MPa) δ (%) ψ (%)
300-A 1493.8 1327.9 7.8 19.0
300-B 1265.4 1076.8 7.0 15.4
600-A 977.9 861.0 10.0 15.4
600-B 813.3 730.3 14.4 24.3
650-A 815.1 718.5 5.6 7.8
650-B 672.3 602.0 13.0 19.9
700-A 589.7 534.3 4.8 11.6
700-B 535.0 467.5 10.4 17.2
2.3.3.5 高温冲击：
温度 (℃)
300 600 650 700
A 22.2 27.3 27.5 27.5
B 21.4 26.5 23.4 28.3
2.3.3.6 热疲劳：
裂纹大小 1 级 2 级 3 级 4 级 5 级 6 级 7 级 7.5 级 8.5 级 9.5 级 10 级
a
(mm) 0.003 0.004 0.005 0.008 0.01 0.012 0.015 0.018 0.02 0.025 ≥0.03
密度 3 级 4 级 5 级 6 级 7 级 8 级 9 级 10 级
b
(mm) 0.0 5 0.075 0.10 0.12 0.15 0.20 0.25 0.30
网状
程度 按lars-Akenorstroem 图谱
状态 横向裂纹宽度级别 裂纹密度级别 网状程度级别 主裂纹宽度级别 纵向裂纹宽度级别 总的热疲劳平均级别
150↔650 (1000N) A 0 0 0 0 0 0
B 0 0 0 0 0 0
150↔750 (1000N) A 3 4.1 2.5 3.8 3.35
2 3 1.5 2 2.13
B 4.33 4.4 4 6 2.3 4.2
3.33 3.6 3 4 0.6 2.9
2.3.3.7 热磨损：
热磨损温度(℃) 润滑方法 状态 磨损次数和失重值 (mg)
300 次 600 次 900 次 1200 次 1500 次 2500 次
850-950 32#内燃机油 A 0.82 1.34 1.78 2.04 2.32 2.87
B 0.70 1.2 1.4 2.23 2.87 3.87
2.3.3.8 热熔损
试样尺寸：Ф36×4.6mm，加热介质：ZL102 铝，保温4 小时。
热熔损温度 (℃) 工况 状态 失重值 (g/dm2)
620℃×4 小时 试样500℃烘烤30’入铝液试样旋转速度9 转/分（同轴心转） A 5.8308
B 3.3514
680℃×4 小时 试样未经烘烤直接入铝液试样旋转线速度2.26 米/分 A 18.3
B 17.7
680℃×3 小时+714℃×1 小时 试样500℃烘烤30’入铝液试样旋转线速度2.26 米/分 A 31.7
B 1.06
2.3.4 工艺性能：锻造温度范围1100~850℃，锻后缓冷，经850℃退火后，HB 170~235。Y4
模具钢锻造、切削等工艺性能良好。
淬火温度1050~1150℃，回火温度560~650℃，回火后硬度HRC43~54。不需特殊热处理设备。
Y4 模具钢适用于铜合金压铸以及原用3Cr2W8V 钢的中、小型压力机模具、热挤压等模具。2.3.5 应用效果：
模具名称 3Cr2W8V原模具寿命 Y4钢模具寿命
汽车变速箱同步器铜锥环压铸模 3000～5000次 16000～20000次
铜弯管接头压铸模 7000次 17700次
1／2〞铜闸阀体压铸模 3000～5000次 21000次
1〞铜闸阀体壳压铸模 3500次 10350次
铜管热挤压模 为原寿命的2～3倍
轴承套圈热挤压模 3000～4000只 15000～30000只
液锻活塞模 为原寿命的11倍
