W18Cr4V材料

W18Cr4V鋼是W係高速工具鋼。該鋼具有高強度、高抗壓性、高熱穩定性和高硬度及高溫硬度，該鋼的熱硬性很高（gāo），耐磨性較好，耐回火（huǒ）性好，淬硬深度大，承載能力居各種模具鋼之首（shǒu）。但韌性（xìng）、可加工性和（hé）導熱性較差，淬火不（bú）變形性中等。該鋼成（chéng）本高、製（zhì）造工藝不佳，熱處理工藝（yì）複雜、淬火、回火以後的零件變形難以控製。但在使（shǐ）用中發現該（gāi）鋼脆較大，易產生崩刃現像，其主要原因（yīn）是碳化物不均勻性較（jiào）大。

   高速鋼鍛造以後（hòu）必須（xū）經過球化退火，有利於切削加工。返修工件在第二次淬火（huǒ）前也要進行球（qiú）化退火，否則，第二次淬火加熱時，晶粒將過分長大而使工件變脆。

   冷壓毛坯（pī）化處理工藝，采用上限溫（wēn）度加熱，分鍛等溫，再附加等溫回火過程。

   高（gāo）速鋼（gāng）在淬火時要進行兩次預熱，原因在於高速鋼中含（hán）有大量合金元素，導熱性較差，以免引起工件變（biàn）形或開裂，特別（bié）是（shì）大型複雜工件則（zé）更為突出。通過事先預（yù）熱，可縮短在高溫處理停留的時（shí）間，減少氧化脫碳及過熱的危險性。

   高速鋼中含有大量難溶的合金碳化物，淬（cuì）火加熱，溫度必須足夠高（gāo），才可使合金碳化物溶解到奧氏體中，淬火之後馬氏體中合金元素符的含量才足夠高，鋼才會具有高的熱硬性。對高速鋼熱硬性影響（xiǎng）最大的合金元素的（de）含量才足夠高，鋼才會具有高的熱硬性。對（duì）高速鋼熱硬性影響最大（dà）的（de）合金元素是W、Mo及V，隻有在（zài）1000℃以上時，其溶解量才急劇增加。當溫度≥1300℃時（shí），各元素的溶解量雖然（rán）還有增加但奧氏體晶粒則急劇長大，甚至在晶界處發生熔化現象（xiàng），致（zhì）使鋼的強度、韌性下降。對高速鋼來說（shuō），合適的晶粒度為9.5～10.5級。

    淬火溫度對該鋼的性能（néng）影響較大，淬（cuì）火溫度上升，則耐（nài）磨性、抗壓性、熱（rè）穩定性提高，鋼的韌性隨溫度的下降而增（zēng）高。1230～1250℃淬火加熱出現抗彎強度的峰值，在（zài）550～570℃回火後具有最佳的綜（zōng）合力（lì）學（xué）性能。表麵脫碳層還明顯地加劇該鋼淬裂和磨裂敏感傾向。

   淬（cuì）火冷卻通常在油中進行，但對形狀複雜、細長杆狀或薄片零件可采用分級淬火和等溫淬（cuì）火等方法。分級淬火後使殘留奧氏體積分（fèn）數增加（jiā）20%～30%，使（shǐ）工件（jiàn）變形、開裂傾（qīng）向傾（qīng）向減小，強度（dù）、韌性提高。油（yóu）淬及分級淬火後（hòu）的組織為馬氏體+碳化物（wù）+殘留奧氏體。等溫（wēn）淬火以後，與分（fèn）級淬（cuì）火相（xiàng）比（bǐ），其主要（yào）淬火後的組織中除馬氏體、碳（tàn）化物、殘留奧氏體外，還含有下貝氏體。等溫淬火可進一步減小工件變形，並提（tí）高韌性。

   進行分級淬火時，如果（guǒ）在分級溫度停留時間過長（zhǎng），就可能會大量析出二次碳（tàn）化物。等溫淬火後（hòu）所需時間一般較長，隨等溫時間不同，所獲得的貝氏體（tǐ）數量不同（tóng），在生產中通常隻能獲得體積分數為40%的貝氏體，而等溫時間過長（zhǎng）可顯著增加殘留（liú）奧氏體量。這需要在等溫淬火後進地冷處理或采（cǎi）用多次回火來消（xiāo）除殘留奧氏體，否則將會影響回（huí）火後（hòu）鋼的硬度及熱處理質量。

   為了消除火應力、穩定組織、減少殘留奧氏體量、達到所需要的性能（néng），高速鋼一般要進行三次560℃的高溫回火處理。高速鋼（gāng）的回火轉變比較複雜。在回火過程中馬氏體和殘留奧氏體發生變（biàn）化，過剩碳化物在回（huí）火時不發生變化。

W18Cr4V供（gòng）貨狀（zhuàng）態

退火態溫度≤255HBW，其他加工狀態硬度≤269HBW。

W18Cr4V化學成分

根據標（biāo）準YB/T 4146-2006，該鋼的化（huà）學成分（質量分數（shù））：C0.70%～0.80%、Si≤0.40%、Mn≤0.40%、Cr3.80%～4.40%、W17.50%～19%、V1.00%～1.40%。

W18Cr4V對應（yīng）材料（liào）

中國GB標準牌號W18Cr4V、中國台（tái）灣CNS標準牌號SKH2、俄羅斯гост標準牌號P18、德國DIN標（biāo）準材料編號（hào）1.3355、德國DIN標準牌號S18-0-1、英國BS標準牌號BT1、法國AFNOR標準牌號Z80WCV、法國NF標準牌號18-04-01、意大（dà）利UNI標準牌號X75W18KU、西班牙UNE標（biāo）準牌號HS18-0-1、日本JS標準牌號（hào）SKH2、美國ASIS/SAE標準（zhǔn）牌號T1、瑞典SS標準牌號2750、美國UNS標準牌號T12002、韓國KS標準牌號SKH2、國際標準化組織（ISO）牌號HS18-0-1。

W18Cr4V臨界點溫度（近似值）

Ac₁=820℃，Ac₃=1330℃、Ar₁=760℃。

W18Cr4V軟化退火規範（fàn）

退火溫度860～880℃，保溫2h，再以20～30℃/h的冷速隨爐冷卻到500～600℃，硬度≤227HBW。

W18Cr4V冷壓毛（máo）坯軟化處理規範

（880～860）℃×3～4h,降溫到（770±10）℃×6～8h，再降溫（wēn）度（dù）（750±

10）℃×2～3h，緩冷到≤650℃，出爐空冷。處理前硬（yìng）度≤255HBW，處理（lǐ）後硬度（dù）≤229HBW。

   W18Cr4V普通退火（huǒ）規範

   840～860℃×2～3h，以20～30℃/h的冷速（sù）冷卻至730℃×5～6h等溫，隨爐冷卻到500～600℃，出爐空冷。

   退火周期很長，時間達20～40h或者10～25h。

   W18Cr4V等（děng）溫球化退火規（guī）範

   850～870℃×3～4h，爐（lú）冷740～760℃×4～5h，硬度≤241HBW，共晶碳化的等級≤3級。

   W18Cr4V等溫退火（huǒ）規範

   退（tuì）火溫度（dù）860～880℃，保溫2h，爐冷至740～760℃，保溫2～4h，再（zài）爐（lú）冷至500～600℃，出爐（lú）空冷，硬度≤255HBW。

   W18Cr4V快速退火規範

   工件隨爐升溫升到（dào）600～650℃，以20～40℃/h的加熱速度繼續升溫至880～900℃，保溫0.1～0.3h，再以40～60℃/h的冷卻速度爐冷至780～800℃，然後按30～40℃/h的冷（lěng）卻速度（dù）爐冷至600～650℃，出爐空冷。

   快速（sù）退火可代替常規退火工藝用（yòng）於高（gāo）速鋼鑄造毛坯、焊接毛（máo）坯和返修工具淬火前的退火，顯著縮短熱處理周期，減少能耗，提高工具的使用壽命20%～30%。

   W18Cr4V循（xún）還退火規範（fàn）

   退火溫度上限為840℃，退火（huǒ）溫度下限為680℃，經三次循（xún）環退火。鋼棒直徑為φ20mm時（shí），加熱時間為10min。

   循環退火可代（dài）替普（pǔ）通等溫（wēn）退火，對（duì）模具毛坯進行（háng）預先熱處理，可縮短加熱保溫時間細化奧氏（shì）體（tǐ）晶粒，改善組織（zhī），提高鋼（gāng）的強度、韌性和高速鋼焊接工具的強度，有利於消除淬火過熱，防止晶粒異常長大和形成萘狀組織，有利於減少淬火變形和提高性能。

   W18Cr4V油韌性處理規範

   退火以後加熱到（740±10）℃，回火後油冷，硬度100HRB,衝擊韌度21.2J/cm²。

   W18Cr4V普通淬火、回火規範

   淬火溫度1200～1240℃，油冷，硬度≥60HRC，回火溫度560～580℃。

W18Cr4V模具鋼淬火、回（huí）火規範

預熱溫（wēn）度850℃，保溫（wēn）時間24s/mm，淬（cuì）火溫（wēn）度1260～1300℃，保溫時間12～15s/mm，油冷，回火溫（wēn）度560℃回火三次（cì），每次1h，空冷，淬火（huǒ）、回火後硬度≥62。

   用作冷的模具（jù）鋼（gāng）時，淬火溫度1200～1240，保溫時間15～20s/mm。

W18Cr4V低溫（wēn）淬火加回火規範

預熱溫度：第一次低溫（560±10）℃，第二次中溫800～850℃轉入高溫鹽浴中加熱加熱溫度1250～1260℃，加熱時間按10s/mm計算，保溫（wēn）後入（280±30）℃硝鹽浴，停留2～5min，空冷到室（shì）溫，然後在（560±10）℃連續回火三次，每次（cì）1.5～2h，硬度62～64HRC。

W18Cr4V真空淬火、回火規範

預熱溫度：第一次500～600℃，第二次800～820℃，真空度0.1Pa，淬火溫度1000～1100℃，真空度（dù）1～10Pa，油或N₂氣冷卻，回火溫度180～220℃，硬度62～66HRC。

   預熱溫度：第一次500～550℃，第二次800～820℃，真空度0.1Pa，淬火溫度1240～1300℃，真空度1～10Pa，油或N₂氣冷卻，回火溫度540～600℃，硬度62～66HRC。

   W18Cr4V氣體滲氮和氣體氮碳共滲規範（fàn）

   1）技術要求：硬度＞1000HV，滲層（céng）深度0.03～0.05mm，滲氮溫（wēn）度540℃，氣體比（bǐ）例：氨（ān）氣30%，載氣（RX氣）70%，氨分解率30%～40%，保溫時間3h。用於冷（lěng）擠壓、衝裁模。

   2）技術要求：硬（yìng）度＞1000HV，滲層深度0.05～0.07mm，滲氮溫度540℃，氣體比例：氨氣（qì）40%，載氣（RX氣）50%，氨分解率30%～40%，保（bǎo）溫時間5h。用於冷擠壓、衝裁模。

   W18Cr4V氣體氮碳共滲+去氫處理

   1）在（zài）RJJ-35-9T井式電爐中進行模具氮碳共滲（shèn）：560℃×4.5～5.0h，NH₃0.45～0.6m³/h，甲醇60～70滴/min,出爐油（yóu）冷。

   2）去氫處理：250～300℃×2h，氮碳共（gòng）滲層深度≥0.08mm，表麵硬度950HV0.1,心部硬度（dù）60～62HRC。

   W18Cr4V冷擠凸模高溫、等溫淬火+高溫回火規範

   預熱溫度800～850℃，保溫時間8min，淬火溫度（1260±5）℃，保溫時間4min，分級（jí）淬火，（280±10）℃×3h等濁淬火處理（lǐ）；（560±10）℃×90min×3次回火，空冷。

   W18Cr4V滾絲模推薦熱處理工藝

   840～860℃預熱，保溫時間（jiān）按40s/mm計算，1220～1240℃加熱，加（jiā）熱時間按20s/mm計算。先於（yú）580～620℃分級（按20s/mm），再入260～280℃硝鹽中等溫（wēn）2.5h，580～585℃×1h+550℃×1h×2次回火，硬度（dù）61～62HRC。

   W18Cr4V強韌化（huà）熱處理規範

   600℃預熱，840～860℃預（yù）熱，保溫時間按30s/mm計算；1200℃加熱，加熱時（shí）間按8～15s/mm計算（suàn）。550～570℃等溫（按30s/mm計算），空冷，550℃×1h×3次回火。硬度59～61HRC。

W18Cr4V貝（bèi）氏體等溫淬火

810～830℃預熱，保溫時間按20s/mm計算，1230～1250℃加熱，加熱時間按10～15s/mm計算；淬（cuì）火入810～830℃鹽浴中5～8s，在260～300℃等溫3h，空冷至室（shì）溫，（560±10）℃×1.5h×4次（cì）回火（huǒ）。硬度62HRC。

W18Cr4V低溫（wēn）淬火+高溫回火（huǒ）

850～860℃預熱，保（bǎo）溫時間按（àn）30～40s/mm計算，鹽浴爐加熱，淬火溫度1240～1250℃，保溫時（shí）間按6～10s/mm計（jì）算，鹽浴（yù）冷卻溫度580～620℃，保溫2h，580～590℃×1h，550℃×1h×2次回火（huǒ），硬度62～62.5HRC。

W18Cr4V衝孔模（mó）增碳淬火規範

選用粒度5～10mm的（de）木炭，加入Na₂CO₃（木碳與Ma₂CO₃比（bǐ）例為9：1）充分混合，將衝模直接插入滲碳箱內，密封後於500℃入（rù）爐，升溫至820℃保溫1h，然後加熱至1000℃保溫（wēn）2h。

   最後加熱至1150～1160℃，短時保溫，開箱淬入熱油，在200℃左右出爐（出油時掌握工件隻能冒（mào）煙不燃燒），帶溫於（yú）560℃進行（háng）90min三次回（huí）火。

W18Cr4V用途

冷擠壓衝頭，重載冷鐓衝頭，中、厚（10～25mm）鋼板衝孔衝頭，直徑＜5～6mm的小衝頭。

用於各種衝裁奧氏體鋼、彈（dàn）簧鋼、高強鋼板（bǎn）的中、小型衝頭。

用於製作鋼件冷擠（jǐ）壓凸（tū）模時（shí），硬度選用62～64HRC。

用於製作擠壓溫度＞400℃的溫擠壓（yā）模中（zhōng）的凸、凹模時，硬度分別選用60～62HRC、62～64HRC。

用於（yú）製作不鏽鋼拉深模（mó）的凸模，要求硬度選（xuǎn）用62～64HRC。

用於製作銅件冷（lěng）擠壓模凸模，推薦選用硬度60～62HRC，凹模硬度推薦選用62～64HRC。

用（yòng）於製作（zuò）銅件冷擠壓模凸模，推薦選用硬（yìng）度62～64HRC。

采用（yòng）Cr6WV、Cr12MoV、Cr12等鋼製作的衝頭，硬度為61～66HRC，其使用

壽命僅數十件，就（jiù）呈現鐓粗以後的斷裂失效，在（zài）改（gǎi）用W18Cr4V高速（sù）鋼製作（zuò）衝頭以後，其使用壽命高於3000次。

粉末冶金壓模和各種小型高使用壽命冷衝剪工具等。

可以用製作在≤600℃工作的模（mó）具（jù）、工具。

冷鐓M10～M24螺母（mǔ）的五工序（xù）衝孔衝針，使（shǐ）用壽（shòu）命較低，采用強韌化熱處理規範，每件衝針可衝孔1.3萬件以上。

該鋼用於製作衝製電（diàn）池鋅筒的衝棒，采用常規淬（cuì）火、回火（huǒ）工藝，每根（gēn）衝棒（bàng）隻能衝（chōng）2萬支，而改用低溫淬火+回火+氣體氮碳共滲工（gōng）藝後（hòu），單頭可衝6萬支以上，雙頭（tóu）可衝（chōng）10萬支以（yǐ）上，比常規工藝處理的衝棒提高使用壽命3～5倍。

冷擠凸模采用高溫淬火等溫+高溫回火規範，模具使用壽（shòu）命（mìng）有過去的幾百件提高到3萬件以上。

對W18Cr4V鋼冷擠壓啟動機齒輪模具，采（cǎi）用貝氏體等（děng）溫淬火，模具使用壽命由幾百件提高到幾千（qiān）件。

W18Cr4V鋼（gāng）冷擠壓凸模經1280℃加（jiā）熱，在260℃硝（xiāo）鹽中等溫4h，再空冷，並進行正常回火三次。凸模硬（yìng）度為62～64HRC，貝氏體（tǐ）約55%（體積分數），馬氏體35%（體（tǐ）積分（fèn）數）。凸模使用壽命可（kě）提高1～2倍。

低溫淬火+高溫（wēn）回（huí）火用於12000KW發電機磁軛方推刀的熱處理，該模具截麵尺寸（45mm×70mm）-（45mm×70mm），長度320～600mm，切削部分硬度60～64HRC，導向部分長度（dù）為（wéi）80～100mm，硬度40～45HRC。淬火過程中，預熱時導向部分朝上，將整個工件浸入鹽浴中，淬（cuì）火加熱時，導向部分露出鹽浴。

用於高速耐熱耐磨刃具、模具、軋輥。

用於整（zhěng）體淬硬型塑料模（mó）具。

衝模經增碳淬火處理後，表麵碳的質量分（fèn）數增（zēng）至0.9%～1.0%，使用壽命

比未經增碳處理的衝模（mó）提高一倍。

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