通过高温淬火高温回火提高H21钢制热锻模寿命研究

H21钢的国标牌号是3Cr2W8V，碳含量仅为0.35%，但由于含有较多的钨，使它相当于过共析钢。由于钢中含有较多的碳化物形成元素，因此在高温下具有高的强度和硬度，但韧性和塑性不尽人意。H21钢的淬透性较好，截面尺寸为80mm也完全可以淬透。H21钢相变温度较高，抵抗冷热交替的耐热疲劳性能良好。这些性能与淬火温度有关，随着淬火温度的提高而提高，而高温淬火掌握不好会带来很多问题，如变形、开裂、疲劳性能下降等。
H21钢于20世纪20年代开始在工业中使用，至今已有80多年历史，是我国热作模具钢的传统用钢，应用极为广泛。H21钢可以用来制作高温下高应力，但不受冲击负荷的凸模、凹模、挤压模、压铸模等，也可以用来制作同时承受较大压应力、弯应力或拉应力的模具。

通过高温淬火+高温回火，可以提高H21钢制热锻模的寿命。

应用实例：
H21钢制热锻模高温淬火高温回火应用实例一：
挖掘机行走链条40Cr销轴的H21钢热锻模，原采用1050~1100℃淬火，600~620℃回火，硬度为47~49HRC。在1600kN摩擦压力机上使用时，常因早期断裂和压陷而失效，寿命只有500~2000件。按下图所示工艺进行热处理，钢的晶粒度保持在10级左右，硬度为39~42HRC，使用寿命可达7000~10000件。较高要求的热锻模具建议选择高耐热热作模具钢GR(4Cr3Mo3W4VNb)、HD(4Cr3Mo2NiVNb)、Y4(4Cr3Mo2MnVNbB、TM(4Cr3Mo2WVMn、Y10(4Cr5Mo2MnVSi)、HM1、HM3等。

H21钢制40Cr销轴热锻模高温淬火高温回火热处理工艺

H21钢制热锻模高温淬火高温回火应用实例二：
自行车脚拐热锻模，外形尺寸为80mm×85mm×380mm，用H21钢制作，常规处理模具寿命只有4000多件，主要失效形式为型腔开裂与塌陷。由于模具工件表面温度达700℃左右，对高温强度要求较高，改用高温淬火高温回火热处理工艺，模具寿命稳定在9000件左右。较高要求的热锻模具建议选择国产基体钢类型钢种65Nb、012Al、CG-2、RM2等。
热处理工艺如下图所示。

H21钢制自行车脚拐热锻模高温淬火高温回火热处理工艺

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