EN 10263-4 37Cr4 淬火回火钢 – 高强度冷镦用铬钢
材料概述
EN 10263-4 37Cr4(材料号 1.7034)是一种铬合金冷镦钢,专为多工位冷镦成型设计。该钢具备良好的冷成形性,可在单工位及多工位冷镦机上以中高变形率成型。经淬火回火后,其高强度、高韧性组合满足 8.8 级螺栓(大规格)的力学性能要求。铬的加入提高了淬透性,确保大截面螺栓芯部硬度均一,是汽车、工程机械、结构件高强度紧固件的主流材料。
主要特性
物理与一般性能
| 性能项目 |
温度 |
数值 |
| 密度 |
20 °C |
7.83 g/cm³ |
力学性能(淬火回火状态,典型范围)
| 性能项目 |
温度 |
数值 |
| 弹性模量 |
-100 °C |
217 GPa |
| 20 °C |
212 GPa |
| 100 °C |
207 GPa |
| 200 °C |
199 GPa |
| 300 °C |
192 GPa |
| 400 °C |
184 GPa |
| 500 °C |
175 GPa |
| 600 °C |
164 GPa |
| 断后伸长率 |
20 °C |
11 – 13 % |
| 泊松比 |
20 °C |
0.28 |
| 断面收缩率 |
20 °C |
35 – 40 % |
| 抗拉强度 |
20 °C |
750 – 1150 MPa |
| 屈服强度 |
20 °C |
510 – 750 MPa |
热学性能
| 性能项目 |
温度 |
数值 |
备注 |
| 线膨胀系数 |
-100 °C |
1.05 × 10⁻⁵ 1/K |
|
| 20 °C |
1.15 × 10⁻⁵ 1/K |
|
| 100 °C |
1.21 × 10⁻⁵ 1/K |
|
| 200 °C |
1.27 × 10⁻⁵ 1/K |
|
| 300 °C |
1.32 × 10⁻⁵ 1/K |
|
| 400 °C |
1.36 × 10⁻⁵ 1/K |
|
| 500 °C |
1.40 × 10⁻⁵ 1/K |
|
| 600 °C |
1.44 × 10⁻⁵ 1/K |
|
| 熔点范围 |
— |
1382 – 1529 °C |
典型铬钢范围 |
| 比热容 |
-100 °C |
423 J/(kg·K) |
|
| 20 °C |
461 J/(kg·K) |
|
| 100 °C |
479 J/(kg·K) |
|
| 200 °C |
499 J/(kg·K) |
|
| 300 °C |
517 J/(kg·K) |
|
| 400 °C |
536 J/(kg·K) |
|
| 500 °C |
558 J/(kg·K) |
|
| 600 °C |
587 J/(kg·K) |
|
| 热导率 |
20 °C |
45.1 W/(m·K) |
|
| 100 °C |
45.1 W/(m·K) |
|
| 200 °C |
44.1 W/(m·K) |
|
| 300 °C |
41.9 W/(m·K) |
|
| 400 °C |
39.4 W/(m·K) |
|
| 500 °C |
36.9 W/(m·K) |
|
| 600 °C |
34.4 W/(m·K) |
|
| 热扩散率 |
20 °C |
12.5 mm²/s |
|
| 100 °C |
11.6 mm²/s |
|
| 200 °C |
10.6 mm²/s |
|
| 300 °C |
9.5 mm²/s |
|
| 400 °C |
8.4 mm²/s |
|
| 500 °C |
7.1 mm²/s |
|
| 600 °C |
5.8 mm²/s |
|
电学性能
| 性能项目 |
温度 |
数值 |
| 电阻率 |
20 °C |
2.31 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 100 °C |
2.84 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 200 °C |
3.58 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 300 °C |
4.48 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 400 °C |
5.52 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 500 °C |
6.71 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 600 °C |
8.06 × 10⁻⁷ Ω·m |
化学成分(质量分数,%)
| 元素 |
含量范围 |
| 碳 (C) |
0.34 – 0.41 |
| 铬 (Cr) |
0.9 – 1.2 |
| 锰 (Mn) |
0.6 – 0.9 |
| 磷 (P) |
≤ 0.04 |
| 硅 (Si) |
≤ 0.40 |
| 硫 (S) |
≤ 0.035 |
冷镦成形特性
- 成形极限:适合中高变形率冷镦(单工位变形率 ≤ 60%,多工位累计 ≤ 120%)。
- 模具寿命:因铬提高淬透性,淬火回火后硬度均一,减少模具磨损,模具寿命较碳钢延长 30 – 50%。
- 表面质量:冷镦件表面无折叠、裂纹,尺寸精度达 6g/6h 级螺纹公差带要求。
典型应用领域
- 8.8 级六角螺栓、螺柱(直径 ≥ M16,大规格)
- 汽车底盘、发动机关键高强度螺栓(连杆螺栓、主轴承盖螺栓)
- 工程机械、桥梁钢结构、风电法兰高强度连接件
- 需淬火回火后达到 800 – 1100 MPa 抗拉强度的冷镦件
热处理工艺参考
- 球化退火(供货态):710 – 740 °C 等温退火,硬度 ≤ 207 HB,利于冷镦成型。
- 淬火:850 – 880 °C 油冷(大规格可风冷)。
- 回火:550 – 650 °C(视目标强度),≥ 1 h,空冷或油冷。回火脆性敏感区为 350 – 550 °C,避免在此区间缓冷。
对比与选材建议
37Cr4 与 38Cr2(1.7030)同属冷镦铬钢,但 37Cr4 铬含量更高,淬透性更强,适合大规格(≥ M16)8.8 级螺栓;38Cr2 适合中小规格。若需 10.9/12.9 级高强度,建议选用 42CrMo4 (1.7225) 或 34CrNiMo6 (1.6582)。