热作模具钢3Cr2W8V专题-3Cr2W8V的技术参数

热作模具钢3Cr2W8V专题-3Cr2W8V的技术参数
3Cr2W8V钢是典型的热作模具钢，具有70余年的使用历史，常用于制造热锻模、热挤压模和轻金属的压铸模。以下是热作模具钢3Cr2W8V的技术参数，包括3Cr2W8V对特性、化学成分、热处理工艺及应用等。
⒈3Cr2W8V钢的特性
⑴3Cr2W8V钢中低的碳含量，能保证钢具有一定的韧性和良好的导热性。
⑵3Cr2W8V钢中加入Cr元素主要是提高钢的淬透性，同时固溶中化基体组织，改善钢的回火稳定性，提高钢的耐蚀性与抗氧化性。
⑶3Cr2W8V钢中加主W元素主要是形成中强碳化物，作为钢中强化相，提高钢的强度、硬度与耐磨性，改善钢的回火稳定性，增加钢的红硬性和二次硬化效应，同时细化晶粒，提高钢的韧性。
⑷3Cr2W8V钢中加入V元素主要是形成强碳化物，作为钢中的强化相，起细化晶粒作用，保持钢具有较高的韧性和耐热疲劳性，提高钢的硬度与耐磨性，改善钢的回火稳定性，增加钢的红硬性和二次硬化效应。
⑸3Cr2W8V钢淬火加热时， Cr元素几乎全固溶于奥氏体中，W、V元素随其碳化物部分地固溶于奥氏体中，提高钢的淬透性。未固溶的W、V元素的碳化物则阻止奥氏体晶粒的长大，保持钢具有足够的强韧性。
⑹3Cr2W8V钢淬火后，Cr、W、V元素固溶于马氏体中，强化由马氏体与残余奥氏体所组成的基体组织，并增强基体组织的回火稳定性。
⑺3Cr2W8V钢高温回火时，Cr、W、V元素以各种碳化物的形式从马氏体中析出，增加钢的强度与硬度，但也削弱马氏体的硬度，总体上使钢的硬度有所提高，即产生二次硬化效应。残余奥氏体中溶有大量的Cr、W、V元素，增加奥氏体的稳定性，在回火冷却时，使残余奥氏体发生马氏体转变，提高钢的强度性能，即产生二次淬火现象。Cr、W、V元素的碳化物的析出、聚集乃至转变为更为稳定的碳化物，是不容易的，需经过高温和长时间的回火过程，这就使钢产生了较高的回火稳定性和红硬性。
⑻未固溶的碳化物和析出的碳化物均匀地分布于马氏体组织的基体上，与具有强韧性的马氏体基体共同合作，使3Cr2W8V钢在保持一定的韧性和耐热疲劳性的基础上具有较高热强性与耐磨性。W元素还有助于提高钢的耐蚀性。
⑼3Cr2W8V钢中加入适量的Cr、V元素以及大量的W元素，会使钢的共析点左移，使钢变为过共析钢。
⑽3Cr2W8V钢由于合金元素含量高，元素扩散困难，因此在铸锭的个别区域，特别是在铸锭的中心部位，合金元素可能会集到共晶成分，出现少量共晶碳化物，经过轧制、改锻、退火，这种共晶碳化物一般会分散成椭圆球形颗粒，数量不多，危害不大。但如果冶炼不当、铸锭较大、铸模温度较高而钢液又过热时，钢锭中的元素偏析就特别严重，共晶碳化物的数量会增多，易造成模具脆裂报废。
⒉3Cr2W8V钢主要化学成分
0.30%~0.40%C、2.20%~2.70%Cr、≤0.40%Si、7.50%~9.00%W、0.20%~0.50%V、≤0.40%Mn、≤0.030%P、≤0.030%S。
⒊3Cr2W8V钢的热处理工艺
3Cr2W8V钢相变点为：AC1800℃、Ac3920℃、Ar1773℃、Ar3838℃、Ms350℃、Mf160℃。
3Cr2W8V钢始锻温度1080~1120℃，终锻温度850~900℃，锻造后先空冷后坑中冷却或砂中冷却。
3Cr2W8V钢常见的热处理工艺
热处理工艺 工艺参数 硬度要求 工艺特点
不完全退火 加热800~820℃，保温3h，炉冷至600℃以下出炉空冷 207~255HBS Ac1800~830℃，Ac3920℃。加热温度在Ac1~Ac3线之间，以获得粒状珠光体+碳化物组织
不完全等温退火 加热840~880℃，保温3h，720~740℃等温3h，炉冷至550℃以下出炉空冷 207~241HBS Ac1800~830℃，Ac3920℃。加热温度在Ac1~Ac3线之间，在Ar1773℃线以下等温，改善未溶碳化物组织缺陷，以获得粒状珠光体+碳化物组织
淬火 加热1050~1100℃，保温，油冷至150~180℃，出油空冷 49~52HRC 加热时Cr、W、V元素溶入奥氏体中，提高淬透性，改善回火稳定性。未溶的共晶碳化物及W、V元素的碳化物细化晶粒，改善强韧性与耐磨性
 加热1050~1150℃，保温，500~600℃硝盐浴分级3~8min，出浴空冷 55~58HRC 
回火 加热600~620℃，保温2h，空冷。二次或二次回火 41~48HRC 较高温度回火，合金渗碳体及W、V元素的确良碳化物析出并聚集，出现二次硬化。残余奥氏体转变为马氏体，出现二次淬火
下贝氏体等温淬火 加热1150℃，350~450℃等温后油冷至室温(340~380℃回火) 47~58HRC 获得下贝氏体+马氏体+残余奥氏体组织，改善强韧性，降低淬火应力，减小变形与开裂
调质处理 淬火：加热1200~1250℃，油冷或分级淬火
回火：加热720~760℃，空冷
(后续淬火：加热1100℃，油冷) 57~61HRC
≤345HBS 改善未溶共晶碳化物组织，获得累小的回火索氏体+细小共碳化物组织，为后续淬火做好组织准备
气体硫碳氮共渗 加热550~560℃，保温2~3h，油冷。渗剂：120~150滴/min  渗剂：采用甲酰胺：乙醇=2.5︰7混合好后，再加入1%(质量分数)的硫脲，氨气流量0.2m3/h
气体碳氮共渗 加热570℃，保温4h；再升温600℃，保温2h。炉冷至250℃出炉空冷或油冷。渗层深0.35mm(氨量500~550L/h，乙醇50~60滴/min) 1017~1090HV0.1 氯化铵为清洁剂，氯化钙为催化剂
加氧气体碳氮共渗 加热570℃，保温2h；再升温620℃，保温2h。炉冷至450℃以下，出炉空冷(氨气流量0.5~0.6m3/h，压力0.7MPa，氧气流量50~80mL/min，压力0.03MPa)，渗层深0.28mm 891HV0.05 抗咬合性能及耐蚀性优异
固体三元共渗 加热1050℃，保温10h，随炉降至300℃出炉空冷。渗层厚0.08~0.2mm。渗剂：40%铬粉+20%铝铁粉+10%硅铁粉+29%氧化铝+1%氯化铵 500~690HV 提高抗高温氧化性、抗咬合性能、耐磨性、耐蚀性以及表面热疲劳性能
固体渗铝 加热950℃，保温15h，出炉随渗箱冷却至室温；再加热至900℃，保温4h，出炉空冷。渗剂：98%铝铁粉+2%氯化铵 386~405HV 提高表面耐蚀性与抗高温氧化性
液体渗铬 加热950℃，保温4h，油冷。渗剂：15%Cr2O3+12.5%稀土硅镁+72.5%硼砂 1600HV 渗层厚度：0.005mm。提高表面硬度、耐磨性与耐蚀性
固体硼氮共渗 加热570℃，保温3h；再升温900℃，保温5h，出炉空冷
淬火温度1050℃，保温2h，油冷；回火温度550~650℃，保温2h，回火三次 1400~1800HV0.1 渗层厚度：0.075mm。表面为硼化物Fe2B，过渡层为Fe3C，氮的富集区主要是Fe3N
⒋3Cr2W8V钢的应用
3Cr2W8V钢常用于制造热锻模、热挤压模和轻金属的压铸模。工作时自身温度不宜超过700℃。
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