高热强热作模具钢.doc

高热强性热作模具钢-3Cr2W8V 3Cr2W8V是钨系高热强化模具钢的代表钢号，合金元素以钨为主，钨质量分数C高达8%以上。该钢至今已应用70余年，虽因冷热疲劳抗力差，在急热、急冷条件下工作容易出现冷热疲劳裂纹而失效，不适宜在急冷、急热条件下工作，但因其抗回火能力较高，仍作为高热强性热作模具钢而在许多热加工领域应用。 1.临界点 3Cr2W8V钢临界点为：Ac1830、Ac3920、 Ar1773、Ar3838、Ms350、Mf160。 2.力学性能 (1)室温力学性能：经不同温度淬火及回火后，钢的硬度、冲击韧度、强度、塑性分别见表1表5。表1 3Cr2W8V钢的淬火硬度淬火温度/95010501100115012001250硬度HRC444952555657表2 3Cr2W8V钢的回火硬度淬火温度/回火温度/500550600650670700硬度HRC10504647433532271075474844363330110048494540363211504953504540341250505452494550 由表2可见，3Cr2W8V钢在550左右回火时出现二次硬化峰，淬火温度越高，二次硬化峰值越高。冲击韧度值的低谷，出现在650左右回火(见表3)，此时断面收缩率也再现谷值(见表5)，谷值的出现可能与析出W2C碳化物有关。 经350及450等温淬火后可得到较高的冲击韧度，并且有较高硬度。表3 淬、3Cr2W8V钢的冲击韧度淬火温度/回火温度/550600650700冲击韧度K/(J/cm2)105038373353107537363250110036352933115033322532125030282028表4 3Cr2W8V钢的强度淬火温度/回火温度/550600650700力学性能b、s/MPabsbsbsbs105014001370130012501170113096090010751430140013601300128012201090105011001610158014801400133012501130110011501950185017301650150014501170112012502020-1900-1760-1650-表5 3Cr2W8V钢的塑性(、)淬火温度/回火温度/550600650700塑性(%)、(%)10503.20353.40323.5028.53.754110753.00283.15253.40213.603811002.95213.0517.53.30143.403711502.80132.8592.9553.151712501.3521.503.51.704.52.007 (2)高温力学性能：3Cr2W8V钢经不同工艺处理后的高温强度、高温冲击韧度、高温硬度等见表6。表6 3Cr2W8V钢的室温及高温性能淬火温度/回火温度/b/MPas/MPa(%)(%)K/(J/cm2)HRC680保温使硬度下降到350HV所需时间/h10806006206501750/11401640/10501390/8501610/9301450/8501230/7308/98/1010/1030/4032/4436/4030/4530/4525/4548/3945/3741/323.02.51.811406006206501950/13001820/12201490/9201730/10701670/10201320/8106/89/117/720/2132/3530/2620/4025/4015/3550/41.548/4044/384.53.83.2 注：表中数字分子表示室温度性能，分母表示600高温性能 由表6可见，提高淬火温度可使用钢的红硬性及热稳定性增高。 3.热处理新工艺及实际应用 3Cr2W8V钢在淬火加热中脱碳和变形倾向较小，目前钢厂生产量仍较大，热处理设备及工艺比较稳定，许多中小机械厂仍在广泛应用。因其耐热性较高，广泛应用压力机锻模、热挤压模、镦锻模、剪切刀、压铸模等许多方面。 对3Cr2W8V钢，提高使用寿命的关键是采用热处理新工艺提高其强韧性，举例如下： (1)高温淬火工艺：3Cr2W8V钢制40Cr销轴热锻模在作用力为1.6MN摩擦压力机上锻造。原工艺10501100淬火，600620回火，硬度4749HRC，使用寿命700010000件。 (2)控制淬硬层淬火工艺：3Cr2W8V钢制尖嘴钳热压模具，10003000kN摩擦压力机上使用，常规淬火工艺，硬度4648HRC，模具寿命仅4000件，失效形式为开裂或模腔变形塌陷。采用高温短时间加热，使模具表面和心部得到不同的淬火加热温度，造成不同的合金度，在随后淬火过程中，获得内外不同组织。或控制淬火操作，使表面和心部在不同温度下淬火而转变不同的组织，经此工艺处理后模具寿命达32000件。 3Cr2W8V钢制造的自行车飞轮热锻模，在3000kN摩擦压力机上使用，常规处理后模具寿命只有1万件，因磨损或变形失效。采用控温淬火冷却工艺，获得回火马氏体+粒状碳化物+贝氏体的组织，减少了穿透性裂纹的发生，模具寿命达4万6万件。 (3)贝氏体等温度淬火工艺：3Cr2W8V钢制自行车曲柄热成型模，在3000kN摩擦压力机上使用，按1080油淬，580610回火二次工艺处理，硬度4548HRC，平均使用寿命4500件；改用1100加热，340350硝盐炉等温淬火，获得马氏体+下贝氏