新型废钢剪切机刀片用钢的成分设计与组织性能调控

陈司翰; 李吉航; 张浩; 田家龙; 金永丽

doi:10.20057/j.1003-8620.N250608

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新型废钢剪切机刀片用钢的成分设计与组织性能调控

产品研发 | 更新时间：2026-05-12

- 新型废钢剪切机刀片用钢的成分设计与组织性能调控
- Regulation of Composition， Microstructure and Properties of Novel Steel Used for Blade of Scrap Steel Shearing Machine
- 特殊钢 2026年47卷第3期页码：30-38
- 作者机构：
  
  1.内蒙古科技大学稀土产业学院，包头 014010
  2.东北大学冶金学院，沈阳 110819
- 作者简介：
  
  陈司翰（2005—），男，本科； E-mail ：2762500647@qq.com
  田家龙（1989—），男，博士，副教授； E-mail ：tianjialong@smm.neu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(U25A20279)
- DOI：10.20057/j.1003-8620.N250608
  中图分类号： TG7
- 收稿：2025-12-22，
  
  修回：2026-01-08，
  
  录用：2026-01-12，
  
  纸质出版：2026-05-30
- 稿件说明：
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陈司翰,李吉航,张浩等.新型废钢剪切机刀片用钢的成分设计与组织性能调控[J].特殊钢,2026,47(03):30-38.

Chen Sihan,Li Jihang,Zhang Hao,et al.Regulation of Composition， Microstructure and Properties of Novel Steel Used for Blade of Scrap Steel Shearing Machine[J].Special Steel,2026,47(03):30-38.
陈司翰,李吉航,张浩等.新型废钢剪切机刀片用钢的成分设计与组织性能调控[J].特殊钢,2026,47(03):30-38. DOI： 10.20057/j.1003-8620.N250608.

Chen Sihan,Li Jihang,Zhang Hao,et al.Regulation of Composition， Microstructure and Properties of Novel Steel Used for Blade of Scrap Steel Shearing Machine[J].Special Steel,2026,47(03):30-38. DOI： 10.20057/j.1003-8620.N250608.

摘要

本研究以当前广泛应用于废钢剪切机刀片的H13热作模具钢为基准材料，提出“降Si、降V和增W”的合金设计思路。结合热力学理论计算与实验验证，探究了合金元素含量变化对H13模具钢中碳化物析出行为的影响，系统研究了热处理工艺对新型钢微观组织和机械性能的影响规律。结果表明，将

［Si］、

［V］和

［W］分别控制在0.1%~0.3%、0.5%~0.6%和1.8%~2.2%后，在最优热处理制度下，新型钢的硬度与H13模具钢基本一致，但冲击吸收功是H13模具钢的2倍，并且展现出优异的热稳定性和摩擦磨损性能。本研究成功开发出了一种专用于废钢剪切机刀片的DPG20热作模具钢，该新型钢展现出优异的冲击韧性、耐磨性和热稳定性，该研究为高性能热作模具钢的开发提供了新思路。

Abstract

In this study， H13 hot work die steel， which is widely used in the blade of scrap steel shearing machine， is used as the benchmark material， and the alloy design strategy of “reducing Si， V and increasing W” is put forward. The influence of alloying element content on carbide precipitation behavior in H13 die steel was investigated， a

nd the influence of heat treatment process on the microstructure and mechanical properties of experimental steel was systematically studied. The results show that after the contents of

［Si］，

［V］ and

［W］ are controlled in the ranges of 0.1%-0.3%， 0.5%-0.6% and 1.8%-2.2%， respectively， under the optimal heat treatment process， the hardness of the new steel is basically the same as that of H13 steel， but the impact toughness is twice that of H13 steel， and it shows excellent thermal stability and friction-wear properties. This study successfully developed a DPG20 hot work die steel specifically for the blade of scrap steel shearing machine， which exhibited excellent mechanical properties.

关键词

Keywords

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赵亚军，郑玉荣，张有余 . 废钢产业政策及前景分析［J］. 再生资源与循环经济， 2019 ， 12 （ 8 ）： 18 - 21 .

上官方钦，郦秀萍，周继程，等 . 中国废钢资源发展战略研究［J］. 钢铁， 2020 ， 55 （ 6 ）： 8 - 14 .

李明波，孙宜华，李德容，等 . 我国废钢加工装备发展现状与展望［J］. 再生资源与循环经济， 2015 ， 8 （ 7 ）： 32 - 36 .

董君伟，李吉航，田家龙，等 . 钙含量对H11模具钢冲击功的影响机理［J］. 钢铁， 2024 ， 59 （ 5 ）： 125 - 133+160 .

潘祖诒 . 液压废钢剪切机剪刀片的断裂失效分析［J］. 特殊钢， 1989 ， 10 （ 6 ）： 56 - 58 .

覃林盛，郎兆林 . 浅析废钢剪切机刀片的工作状况以及选材和热处理［J］. 中国资源综合利用， 2000 ， 18 （ 3 ）： 13 - 14 .

Li B C ， Peng R Z ， Wu Z C ， et al . Thermal stability and microstructural evolution of the novel 3% Cr hot-work die steel SDH68 ［J］. Materials Today Communications ， 2025 ， 49 ： 113734 .

Li J H ， Tian J L ， Zhan D P ， et al . Designing a new ultra-high strength steel with multicomponent precipitates under material genetic design ［J］. Journal of Materials Research and Technology ， 2024 ， 33 ： 4449 - 4461 .

Hengsbach F ， Bürger J ， Andreiev A ， et al . Die steel design for additive manufacturing ［J］. Acta Materialia ， 2025 ， 284 ： 120326 .

Zhu Z ， Chen Q W ， Sun S H ， et al . Effect of vanadium on superhardenability of 23MnNiMoCr54V steel for round-link chain in mining applications ［J］. Journal of Materials Engineering and Performance ， 2021 ， 30 （ 5 ）： 3884 - 3891 .

Liu H H ， Fu P X ， Liu H W ， et al . Effect of vanadium micro-alloying on the microstructure evolution and mechanical properties of 718H pre-hardened mold steel ［J］. Journal of Materials Science and Technology ， 2019 ， 35 （ 11 ）： 2526 - 2536 .

朱春燕，石楠楠，左鹏鹏，等 . Mn和W元素对4Cr2Mo2W2V模具钢热稳定性的影响［J］. 材料热处理学报， 2014 ， 35 （ S2 ）： 66 - 69 .

Michaud P ， Delagnes D ， Lamesle P ， et al . The effect of the addition of alloying elements on carbide precipitation and mechanical properties in 5% chromium martensitic steels ［J］. Acta Materialia ， 2007 ， 55 （ 14 ）： 4877 - 4889 .

Gong W ， Yue J B ， Tian J L ， et al . The effect of nickel on the carbide precipitation behavior in Cr-Mo-V hot-working die steel ［J］. Journal of Materials Research and Technology ， 2023 ， 27 ： 4452 - 4460 .

杨成康，程晓农，张洁，等 . W-Mo-V改进型H13模具钢的力学性能与磨损行为［J］. 金属热处理， 2021 ， 46 （ 4 ）： 30 - 37 .

Borisov S ， Borisova Y ， Tkachev E ， et al . Tempering behavior of a Si-rich low-alloy medium-carbon steel ［J］. Metals ， 2023 ， 13 （ 8 ）： 1403 .

李仲昱，王晓国，戴益波，等 . 调质处理对22MnCrNiMo钢闪光焊焊缝组织与力学性能的影响［J］. 特殊钢， 2021 ， 42 （ 3 ）： 71 - 75 .

谢亚飞，侯廷平，于涛，等 . 合金碳化物M 23 C 6 对CLAM钢晶界拉伸性能的影响机理研究［J］. 武汉科技大学学报， 2023 ， 46 （ 6 ）： 409 - 417 .

元亚莎，殷立涛，王文焱，等 . 新型Cr-Mo-V热作模具钢的高温断裂机制［J］. 材料热处理学报， 2024 ， 45 （ 6 ）： 92 - 100 .

唐远寿，张十庆，李方，等 . 淬火温度对M 6 C强化2200 MPa级超高强度钢力学性能的影响［J］. 特殊钢， 2024 ， 45 （ 5 ）： 108 - 112 .

Tang E ， Yuan Q ， Zhang R ， et al . Rapid heat treatment yields excellent strength and ductility balance in a wear-resistant steel ［J］. Journal of Materials Research and Technology ， 2024 ， 30 ： 2596 - 2608 .

李爽，陈士浩，何西娟，等 . 两种热作模具钢高温耐磨性对比研究［J］. 摩擦学学报， 2017 ， 37 （ 1 ）： 59 - 67 .

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