Optimization of Isothermal Spheroidizing Annealing Process and Analysis of Microstructure and Properties for Hot-Forged 5CrNiMoVNb Steel

Zhang Haoxuan; Wang Jian; Hu Zhiqiang; Li Xinxing

doi:10.20057/j.1003-8620.N260050

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Optimization of Isothermal Spheroidizing Annealing Process and Analysis of Microstructure and Properties for Hot-Forged 5CrNiMoVNb Steel

更新时间：2026-06-30

- Optimization of Isothermal Spheroidizing Annealing Process and Analysis of Microstructure and Properties for Hot-Forged 5CrNiMoVNb Steel
- Special Steel Pages: 1-6(2026)
- 作者机构：
  
  1.宿迁学院生物与材料工程学院，宿迁 223800
  2.江苏省航空发动机用钛基复合材料JMRH研发创新平台，宿迁 223800
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20057/j.1003-8620.N260050
  CLC： TG156.2
- Received：01 April 2026，
  
  Revised：2026-04-24，
  
  Accepted：27 April 2026，
  
  Online First：08 May 2026，
- 稿件说明：
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张昊轩,王建,胡志强等.热锻态5CrNiMoVNb钢等温球化退火工艺优化及组织性能分析[J].特殊钢,

Zhang Haoxuan,Wang Jian,Hu Zhiqiang,et al.Optimization of Isothermal Spheroidizing Annealing Process and Analysis of Microstructure and Properties for Hot-Forged 5CrNiMoVNb Steel[J].Special Steel,
张昊轩,王建,胡志强等.热锻态5CrNiMoVNb钢等温球化退火工艺优化及组织性能分析[J].特殊钢, DOI：.

Zhang Haoxuan,Wang Jian,Hu Zhiqiang,et al.Optimization of Isothermal Spheroidizing Annealing Process and Analysis of Microstructure and Properties for Hot-Forged 5CrNiMoVNb Steel[J].Special Steel, DOI：.

摘要

以新型热作模具钢5CrNiMoVNb为研究对象，系统研究了等温球化退火工艺对其热锻态组织与性能的影响规律。热锻态组织主要由板条贝氏体、马氏体及少量碳化物组成，硬度为528HV。研究结果表明，奥氏体化温度与等温温度对球化组织及硬度具有决定性作用。当奥氏体化温度为790 ℃、等温温度为690 ℃时，可获得球化率高、碳化物均匀分布的理想球状珠光体组织。过高的奥氏体化温度（810 ℃）会导致碳化物粗化与球化率下降，而过低的等温温度（630 ℃）则抑制球化过程，形成片状珠光体。表面硬度分析结果表明，珠光体组织球化率的提升直接导致材料硬度显著降低。最终确定了本研究条件下较优的等温球化退火工艺窗口，该工艺下获得的低硬度、高球化率组织预期有利于后续的切削加工与最终热处理。

Abstract

This study systematically investigated the effect of isothermal spheroidizing annealing on the microstructure and properties of a novel hot-work die steel 5CrNiMoVNb. The as-forged microstructure primarily consists of lath bainite， martensite， and a small amount of carbides， exhibiting a hardness of 528 HV. The results demonstrated that the austenitizing temperature and isothermal temperature play a decisive role in determining the spheroidized microstructure and hardness. An ideal spheroidized pearlite structure with a high spheroidization rate and uniformly distributed carbides was achieved at an austenitizing temperature of 790 ℃ and an isothermal temperature of 690 ℃. Excessively high austenitizing temperature （810 ℃） led to carbide coarsening and a decreased spheroidization rate， while an excessively low isothermal temperature （630 ℃） inhibited the spheroidization process， resulting in the formation of lamellar pearlite. Surface hardness analysis confirmed that the increase in the spheroidization rate of the pearlite structure directly resulted in a significant reduction in material hardness. The optimal process window for isothermal spheroidizing annealing under the conditions of this study has been determined. The low-hardness， high-spheroidization-rate microstructure obtained under this process is expected to be beneficial for subsequent machining and final heat treatment.

关键词

Keywords

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