一、材料概述
5CrMnMo（中国国家标准GB/T 1299牌号，对应德国牌号 1.2311，日本牌号 SKT3）是一种中碳合金工具钢，属于热作模具钢类别。该材料是在充分考虑我国资源特点的基础上，通过将经典钢种 5CrNiMo 中的镍(Ni)元素替换为锰(Mn)元素而研制成功的经济型钢种。其设计旨在满足制造业对高性能模具材料的需求，同时降低对昂贵合金元素的依赖。5CrMnMo钢具有良好的综合力学性能，包括较高的强度、耐磨性和一定的韧性，但其常温及高温下的韧性、塑性以及淬透性和耐热疲劳性能略低于5CrNiMo钢。它主要用于制造边长不超过400毫米的中型锤锻模及热切边模，是汽车、机械等行业中不可或缺的重要模具材料。
二、化学成分与合金设计
5CrMnMo的化学成分经过精心设计，各元素含量范围（质量百分比）如下：
碳 (C)：0.50% ~ 0.60%。提供基本的硬度和耐磨性，并保证一定的韧性。锰 (Mn)：1.20% ~ 1.60%。作为镍的替代元素，主要作用是显著提高钢的淬透性，并起到固溶强化作用。铬 (Cr)：0.60% ~ 0.90%。提高淬透性，并赋予材料一定的抗氧化性与耐蚀性。钼 (Mo)：0.15% ~ 0.30%。细化晶粒，减少回火脆性，并提高材料的高温稳定性和回火稳定性。硅 (Si)：0.25% ~ 0.60%。硫 (S)、磷 (P)：均≤0.030%，严格控制杂质以保证材料纯净度。镍 (Ni)、铜 (Cu)：允许残余含量分别≤0.25%和≤0.30%。展开剩余71%铬、锰、钼元素的协同作用极大地提高了钢的淬透性。它们可固溶于铁素体中起固溶强化作用，也能固溶于Fe₃C中形成(Fe, Cr, Mo)₃C复合碳化物，从而改善硬度，提高钢的耐磨性。
三、机械与物理性能
基础机械性能：硬度：交货状态（退火）硬度：197 ~ 241 HB（压痕直径3.9~4.3mm）。淬火后硬度：可达 52 ~ 58 HRC。工作硬度（回火后）：模具工作部分一般为 38 ~ 47 HRC，燕尾部分为 34 ~ 39 HRC。强度与韧性：抗拉强度 (Rm)：≥ 1080 MPa。屈服强度 (Rp0.2)：≥ 930 MPa。延伸率 (A)：≥ 8%。冲击韧性：常温下≥ 20 J。高温性能：在300~400℃ 的工作温度下能保持较高的强度和良好的冲击韧性。具有良好的抗热烧蚀性，包括热疲劳抗力、抗氧化性和热强性。物理性能：密度：约 7.85 g/cm³。热导率：约 46.5 W/(m·K)。线膨胀系数：约 11.5 × 10⁻⁶ /℃。四、热处理工艺
热处理是决定5CrMnMo模具最终性能的关键，其工艺复杂且要求严格。
预备热处理（退火）：目的：消除锻造应力，降低硬度，改善切削加工性。工艺：加热至780~800℃，保温4~5小时后炉冷至500℃以下出炉空冷。淬火工艺：淬火温度：820~850℃（中型模具取上限，小型模具取下限）。冷却介质：油冷，油温控制在150~180℃。关键控制：为减小淬火应力和变形，常采用预冷工艺——先将工件空冷至740~760℃，再进入淬火油中冷却。冷却至150~180℃左右应立即取出进行回火，以防开裂。回火工艺：回火需根据模具不同部位的性能要求进行：模具工作部分：回火温度 490~540℃，以获得41~47 HRC（小型模）或38~41 HRC（中型模）的硬度，保证高耐磨性。模具燕尾部分：回火温度 600~640℃，以获得35~39 HRC（小型模）或34~37 HRC（中型模）的硬度，提升韧性以承受冲击载荷。通常进行两次回火，每次回火后油冷，以消除应力和稳定组织。五、核心性能特点
良好的综合力学性能：兼具较高的强度、硬度和一定的韧性。优异的淬透性：铬、锰、钼元素的共同作用使其具有良好的淬透性，能保证一定截面尺寸模具的心部性能。较高的耐磨性和热稳定性：形成的(Fe,Cr,Mo)₃C碳化物及钼元素的加入，使其在400℃以下能保持较高的硬度和强度，耐磨性好。经济性优势：以锰代镍，在保持核心性能的同时，成本显著低于5CrNiMo钢，性价比高。局限性：与5CrNiMo相比，其常温及高温韧性、塑性以及耐热疲劳性能稍差，且过热敏感性稍大，热处理时需严格控制。六、主要应用领域
5CrMnMo钢专为热作模具设计，广泛应用于以下领域：
锻造行业：制造边长≤400mm的中型锤锻模（如汽车连杆、齿轮坯锻模）、热切边模、校正模等。压力铸造：用于铝合金、锌合金等低熔点合金的压铸模具。热挤压：制造管材、棒材的热挤压模具，工作温度通常≤400℃。机械制造：用于制造热冲压模、精锻模以及一些高温工作下的机械零件。汽车工业：发动机缸体、曲轴、凸轮轴等零部件的热作模具。七、供应形式
5CrMnMo材料在市场上以多种半成品形态供应，规格齐全，以满足不同模具制造需求：
棒材/圆钢 (Round Bar)：这是最常用的供应形式。直径范围非常广泛，常见从 Φ12mm 到 Φ360mm，甚至更大（如Φ100-600mm）。可分为热轧圆钢、锻制圆钢、冷拉棒材等。长度通常为4-7米（锻材）或6米（轧材），可根据要求定尺切割，最长可达18米。板材 (Plate/Sheet)：热轧板材：厚度范围从1mm到360mm，宽度30-1000mm。中厚板是制造大型模具模块的主要材料。锻件 (Forgings)：可根据客户图纸定制各种形状和尺寸的自由锻件或模锻件，用于制造大型、复杂或性能要求更高的模具。扁钢/方钢 (Flat Bar/Square Bar)：规格多样，例如扁钢尺寸可达2.5-120mm（厚）× 10-810mm（宽），方钢尺寸120-250mm × 120-450mm。适用于特定截面形状的模具加工。其他形式：还包括盘条（线材）、管材等，但相对较少见。交货状态通常为退火状态（硬度≤241HB），也可根据合同约定以正火、黑皮状态或粗加工后淬火回火状态交货。国内外主要特钢企业如宝钢、东北特钢、抚顺特钢等均有生产供应。
发布于：江苏省财盛证券提示：文章来自网络，不代表本站观点。
