5CrW2Si_耐冲击工模具钢_5CrW2Si热加工_5CrW2Si力学性能

5CrW2Si
耐冲击工具钢
国产冷作模具钢

5CrW2Si钢是一种耐冲击工具钢，是在铬硅钢的基础上加入一定量的钨W而形成的钢种，钨W有助于在淬火时保存比较细的晶粒，使回火状态下获得较高的韧性。5CrW2Si钢的含碳量比4CrW2Si钢高，淬火后硬度和强度均比4CrW2Si钢高。5CrW2Si钢还具有一定的淬透性和高温力学性能，通常用于制造冷剪金属的刀片、铲搓丝板的铲刀、冷冲裁和切边用的凹模，以及长期工作的木工工具等。

5CrW2Si钢的化学成分：
⒈化学成分见表1。
　
表1  5CrW2Si钢化学成分（质量分数，%）
C Si Mn Cr W P S
0.45~0.55 0.50~0.80 ≤0.40 1.00~1.30 2.00~2.50 ≤0.030 ≤0.030
摘自：GB/T1299-2000。
⒉化学成分特点：
Cr、Si元素主要是提高钢的淬透性，同时固溶于基体中强化基体组织，并改善钢的回火稳定性；Cr元素还可固溶于Fe3C中形成复合（Fe、Cr）3C，改善其硬度，增加钢的硬度与耐磨性；W元素主要是形成碳化物，作组织中的强化相，提高钢的强度，增加钢的硬度与耐磨性，同时细化晶粒，改善钢的强韧性；另外，W元素在奥氏体化时可固溶于基体组织中，除强化基体组织外，还可提高钢的回火稳定性，消除钢的回火脆性；钢中加入Si元素，有利于改善钢的疲劳强度，但却增强钢的脱碳倾向，加热时需注意防护。

5CrW2Si钢的临界点温度：
Ac1≈775℃
Ac3≈860℃
Ms≈295℃

5CrW2Si钢的热加工：
5CrW2Si钢的热加工工艺见表2。
 
表2  5CrW2Si钢的锻造工艺规范
项目 加热温度/℃ 始锻温度/℃ 终锻温度/℃ 冷却方式
钢锭
钢坯 1180~1200
1150~1180 1150~1180
1120~1150 ≥850
≥800 缓冷
缓冷

5CrW2Si钢的预备热处理：
⒈锻后一般退火工艺：
加热温度为800℃~820℃，保温3~5h，炉冷至550℃以下出炉空冷，退火后硬度为207~255HBS，组织为粒状珠光体+少量碳化物。5CrW2Si钢锻后一般退火工艺见图1。

图1  5CrW2Si钢锻后一般退火工艺
⒉高温回火工艺：
加热温度为710℃~740℃，保温3~6h，炉冷或空冷。高温回火的目的是为了改善切削加工性能。5CrW2Si钢高温回火工艺见图2。

图2  5CrW2Si钢高温回火工艺

5CrW2Si钢的淬火及回火：
淬火工艺：
加热温度为860~900℃，油冷，硬度≥55HRC。
回火工艺规范：
5CrW2Si钢的回火工艺规范见表3，回火温度与硬度的关系见表4。
表3  5CrW2Si钢推荐的回火规范
用     途 回火温度/℃ 加热介质 冷却介质 硬度（HRC）
消除应力和稳定组织
降低硬度和消除应力 200~250
430~470        油或熔融碱
   空气炉或熔融碱、硝盐 空气
空气 53~58
45~50

表4  5CrW2Si钢回火温度与硬度的关系

5CrW2Si钢的力学性能：
⒈5CrW2Si钢的含碳量和淬硬性都不太高，但渗碳淬火后，表面硬度和热稳定性显著上升，综合力学性能良好。
⒉5CrW2Si钢在300~350℃回火时有轻微的回火脆性，在250℃左右回火，硬度可达54~56HRC；在450℃左右回火，硬度可达50~52HRC，并可获得较高的冲击韧度。
⒊铬钨硅系钢脱碳敏感性较高，淬火变形难以控制，在磨粒磨损条件下的耐磨性不足，其冲击韧度低于含Mo、Ni的抗冲击钢。
⒋5CrW2Si钢的综合力学性能良好，应用最广，主要用来制造大中型重载冷镦冲头、精压模及冷剪刀片，中载钢板穿孔冲头及风动工具等。

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