W18Cr4V材料

W18Cr4V鋼是W係高（gāo）速工具鋼。該鋼具有高強度、高（gāo）抗（kàng）壓性、高熱穩定性和（hé）高硬度及高溫硬度，該鋼（gāng）的熱硬性很高，耐磨性較好，耐回火性好（hǎo），淬硬深度大，承載（zǎi）能力居各種模具（jù）鋼之首。但韌性、可加工性和（hé）導熱性較差，淬火不變形（xíng）性中等。該鋼成本高、製造工藝不佳，熱處理工藝複雜、淬火（huǒ）、回火以後（hòu）的零件（jiàn）變形難以控製。但在（zài）使用中發現該鋼脆較大，易產生崩（bēng）刃現像，其主（zhǔ）要（yào）原因是碳化物不均勻性較（jiào）大。

   高速鋼鍛造以後必須經過（guò）球化退火，有利於切削加工。返修工（gōng）件在第二次淬火前也要進行球（qiú）化退火，否則（zé），第二（èr）次淬火加熱時，晶（jīng）粒將過分長大而使工件（jiàn）變脆。

   冷壓毛坯化處理工藝，采用上限溫度加熱，分鍛等溫，再附加（jiā）等溫回火過（guò）程。

   高速（sù）鋼在淬火時要進行兩（liǎng）次預熱，原（yuán）因（yīn）在於高速鋼中含有大量合金元素，導熱性較差，以免引起工件變形或開裂，特別是大（dà）型複雜工件（jiàn）則更為突出。通過事先預熱，可縮短在高溫處理停留的時間，減少氧化脫碳（tàn）及過（guò）熱（rè）的危險性（xìng）。

   高速鋼中含有大量難溶的合金碳化物，淬火加（jiā）熱，溫度必須足夠高，才可使合金碳化物溶解到奧氏體中，淬（cuì）火之後馬氏體中合金元素符的含量才足夠（gòu）高，鋼才會具有高的熱硬（yìng）性（xìng）。對高速鋼熱硬（yìng）性影響最大的合金元素的含量才足夠高，鋼才會具有高的熱（rè）硬性。對高速（sù）鋼熱硬性（xìng）影響最大的合金（jīn）元（yuán）素是W、Mo及（jí）V，隻有（yǒu）在1000℃以上（shàng）時，其（qí）溶解量才急劇增加。當溫度≥1300℃時，各元素的溶解量雖然（rán）還（hái）有增加但奧氏（shì）體晶（jīng）粒則急劇長大，甚至在晶界處發生熔化（huà）現（xiàn）象，致使鋼的強度、韌性下降。對高速鋼來說，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，淬火溫度上升，則耐磨性、抗壓性、熱穩定（dìng）性提高，鋼的韌性隨溫度的下降而增高。1230～1250℃淬火（huǒ）加熱出現抗彎強度的（de）峰值，在550～570℃回火後具有最（zuì）佳的綜合力學性能。表麵脫碳層還明顯地加劇該鋼淬裂和磨裂敏感傾向（xiàng）。

   淬火冷卻通常在油中進行，但（dàn）對形狀複雜、細長杆狀或薄片零件可（kě）采用分級淬火和等溫淬火等方法（fǎ）。分級（jí）淬火後使殘留奧氏體積分數增加20%～30%，使工件變形、開（kāi）裂傾向傾向減小，強度、韌性提高。油淬及分級淬（cuì）火後的組織為馬氏體（tǐ）+碳化物+殘留（liú）奧氏體。等溫淬火以後，與分級淬火相比，其主（zhǔ）要（yào）淬火（huǒ）後的組織中除馬氏體、碳化物、殘留奧氏體外，還含有下貝氏體（tǐ）。等溫淬火可進一步減小工件變形，並（bìng）提高韌性。

   進（jìn）行分級淬火時，如果在分級溫（wēn）度停留時間過長，就可能會大量析出（chū）二次碳（tàn）化物。等溫淬火後所需時間一般較長（zhǎng），隨等溫時（shí）間不同，所獲得的貝（bèi）氏體數量（liàng）不同，在生產中通常隻能獲得體積分數為40%的貝（bèi）氏體，而等溫時間過長（zhǎng）可顯著增加殘留奧氏體量。這需要在等溫淬火後進地冷處理或采用（yòng）多（duō）次回火來消除殘留奧氏體，否則將會影響回火後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（dá）到所需要的性能，高速（sù）鋼一般要（yào）進行三次（cì）560℃的高溫回火處（chù）理（lǐ）。高速鋼的回火轉變比較複雜。在回火過程中馬氏體和殘留奧氏（shì）體發生變化，過剩碳化物在回火時不發生變化。

W18Cr4V供貨狀態（tài）

退火（huǒ）態溫度≤255HBW，其（qí）他加工狀態（tài）硬度≤269HBW。

W18Cr4V化學成分（fèn）

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

W18Cr4V對應材料

中國GB標準牌（pái）號W18Cr4V、中國台灣CNS標準（zhǔn）牌號SKH2、俄羅斯（sī）гост標準牌（pái）號P18、德國DIN標準材（cái）料編號（hào）1.3355、德國DIN標（biāo）準牌號S18-0-1、英國BS標準牌號BT1、法（fǎ）國AFNOR標準牌號Z80WCV、法國NF標準牌號18-04-01、意大利UNI標準牌號X75W18KU、西班牙UNE標準牌號HS18-0-1、日本JS標準牌號SKH2、美國ASIS/SAE標準牌號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（hào）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

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（lěng）壓毛坯（pī）軟化處理規範

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

10）℃×2～3h，緩冷到≤650℃，出爐空（kōng）冷。處理前硬度≤255HBW，處理後硬度≤229HBW。

   W18Cr4V普通（tōng）退火規範

   840～860℃×2～3h，以20～30℃/h的（de）冷速冷卻至（zhì）730℃×5～6h等溫，隨爐冷（lěng）卻（què）到500～600℃，出爐空冷。

   退火周期很長，時（shí）間（jiān）達20～40h或者10～25h。

   W18Cr4V等溫球化退火（huǒ）規範

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

   W18Cr4V等溫退火規範

   退火溫度（dù）860～880℃，保（bǎo）溫（wēn）2h，爐冷至740～760℃，保溫2～4h，再（zài）爐冷至500～600℃，出爐（lú）空冷，硬度≤255HBW。

   W18Cr4V快速退火規範

   工（gōng）件隨爐升溫升到600～650℃，以20～40℃/h的加熱速度繼續升溫（wēn）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的冷卻速（sù）度爐冷（lěng）至600～650℃，出（chū）爐空冷。

   快速（sù）退火可代替常規退火工藝（yì）用於高速鋼鑄造毛坯、焊接（jiē）毛坯和返修工具（jù）淬火前的退火，顯（xiǎn）著縮短熱處（chù）理周（zhōu）期，減少能耗，提（tí）高工具的使用壽命20%～30%。

   W18Cr4V循還退火規範

   退火溫度上限為840℃，退火溫度下限（xiàn）為（wéi）680℃，經三次循環（huán）退火。鋼棒直徑為φ20mm時，加熱時（shí）間為10min。

   循環退火可（kě）代替普通等溫退火，對模具毛坯進行（háng）預先熱（rè）處（chù）理，可縮短加熱保溫時（shí）間（jiān）細化奧氏體晶粒，改善組（zǔ）織，提高（gāo）鋼的（de）強度（dù）、韌性和高速鋼焊接工具的（de）強度，有利（lì）於消除淬火過熱（rè），防止晶粒異常長大和形成萘狀組織，有利於減（jiǎn）少淬火變形和提高性能。

   W18Cr4V油韌性（xìng）處理（lǐ）規範

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

   W18Cr4V普通（tōng）淬火、回火規範（fàn）

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

W18Cr4V模具鋼淬火（huǒ）、回火規範（fàn）

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

   用作冷的模具鋼時，淬火溫度1200～1240，保溫時間15～20s/mm。

W18Cr4V低溫淬火加回火規範

預熱溫度：第一次低（dī）溫（560±10）℃，第二次中溫800～850℃轉入高溫鹽浴（yù）中加熱加熱溫度1250～1260℃，加熱時間按10s/mm計算（suàn），保溫後入（280±30）℃硝鹽浴，停留2～5min，空冷到室溫，然後在（560±10）℃連續回火三次，每（měi）次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（kōng）度0.1Pa，淬火（huǒ）溫度1000～1100℃，真空度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（huò）N₂氣冷卻，回火溫度540～600℃，硬度62～66HRC。

   W18Cr4V氣體滲氮和氣（qì）體氮碳共滲規範

   1）技術（shù）要求：硬度＞1000HV，滲層深度（dù）0.03～0.05mm，滲氮溫度540℃，氣（qì）體比例（lì）：氨氣30%，載氣（RX氣）70%，氨分解率30%～40%，保溫時間3h。用（yòng）於冷擠壓、衝裁模。

   2）技術要求：硬度＞1000HV，滲層深（shēn）度0.05～0.07mm，滲氮溫度540℃，氣體比例：氨（ān）氣40%，載氣（RX氣）50%，氨分解率30%～40%，保溫時間5h。用於冷擠壓、衝裁模（mó）。

   W18Cr4V氣體氮碳（tàn）共滲+去氫處理

   1）在RJJ-35-9T井式電爐（lú）中進行（háng）模具氮（dàn）碳共滲：560℃×4.5～5.0h，NH₃0.45～0.6m³/h，甲醇60～70滴（dī）/min,出爐（lú）油冷。

   2）去氫處理：250～300℃×2h，氮（dàn）碳共滲層深（shēn）度≥0.08mm，表麵硬度950HV0.1,心部硬度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，分級淬火，（280±10）℃×3h等濁淬火處理；（560±10）℃×90min×3次回火，空冷。

   W18Cr4V滾絲模推薦熱處理工藝

   840～860℃預（yù）熱，保溫時間按40s/mm計算，1220～1240℃加熱，加（jiā）熱時間（jiān）按20s/mm計算。先於580～620℃分級（按20s/mm），再入260～280℃硝（xiāo）鹽中等溫2.5h，580～585℃×1h+550℃×1h×2次回火，硬（yìng）度61～62HRC。

   W18Cr4V強韌（rèn）化熱處理規範

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

W18Cr4V貝氏體等溫淬火

810～830℃預（yù）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（huǒ）入810～830℃鹽浴中5～8s，在（zài）260～300℃等溫3h，空冷至室溫，（560±10）℃×1.5h×4次回火。硬度62HRC。

W18Cr4V低溫淬火+高溫回火

850～860℃預熱，保溫（wēn）時間按30～40s/mm計算，鹽（yán）浴爐加熱（rè），淬火溫度1240～1250℃，保溫時間按6～10s/mm計算，鹽浴冷卻溫度580～620℃，保溫2h，580～590℃×1h，550℃×1h×2次回火，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比例為9：1）充分混合，將衝模直接插入滲碳箱（xiāng）內，密封後（hòu）於（yú）500℃入（rù）爐，升溫至820℃保溫1h，然後（hòu）加熱至1000℃保（bǎo）溫2h。

   最後加熱至1150～1160℃，短時保溫，開箱淬入熱油，在200℃左右出爐（lú）（出油時掌握工件隻能冒煙不燃燒），帶溫（wēn）於560℃進行90min三次回火（huǒ）。

W18Cr4V用途

冷擠壓衝頭，重載（zǎi）冷鐓衝頭，中、厚（10～25mm）鋼（gāng）板衝孔衝頭（tóu），直（zhí）徑＜5～6mm的小衝頭。

用於各種衝裁奧氏體鋼、彈簧（huáng）鋼、高強（qiáng）鋼板的中、小型衝頭。

用於製作鋼件冷擠壓凸模時，硬度選用62～64HRC。

用於製作擠壓溫（wēn）度＞400℃的溫擠壓模（mó）中的（de）凸、凹模時（shí），硬度分別選用60～62HRC、62～64HRC。

用於製作不鏽鋼拉深模的凸模，要求硬度選用62～64HRC。

用於製作銅件冷擠壓模（mó）凸（tū）模，推薦選用硬度60～62HRC，凹模硬度推薦選用62～64HRC。

用於製作銅（tóng）件（jiàn）冷擠壓模凸模，推薦選（xuǎn）用硬度62～64HRC。

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

壽命僅數十件，就呈現（xiàn）鐓粗以後的斷裂失效，在改用W18Cr4V高速鋼製作衝頭以後，其使用壽（shòu）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（yǐ）用製作在≤600℃工（gōng）作的模具、工（gōng）具。

冷鐓M10～M24螺母的五（wǔ）工序衝（chōng）孔衝針，使用壽命較低，采用強韌化熱處理規範，每件衝針可衝孔1.3萬（wàn）件（jiàn）以上。

該鋼用於製（zhì）作衝製電池（chí）鋅筒的衝棒，采用常規淬火（huǒ）、回火（huǒ）工藝，每根衝棒隻能衝2萬支，而改用低（dī）溫淬火+回火+氣體氮碳共滲（shèn）工藝後，單頭可衝（chōng）6萬支以上，雙頭可衝10萬支以上，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（huí）火規（guī）範，模具使（shǐ）用壽（shòu）命有過去的幾百件提高到3萬件以上。

對W18Cr4V鋼冷擠壓（yā）啟動機齒（chǐ）輪（lún）模具（jù），采用貝氏體等溫淬火，模具使（shǐ）用壽命（mìng）由幾百件提高到幾（jǐ）千件（jiàn）。

W18Cr4V鋼冷擠壓凸模經1280℃加熱，在260℃硝（xiāo）鹽中等溫（wēn）4h，再空冷，並進行正常回火三次。凸模硬（yìng）度為62～64HRC，貝氏體約55%（體積分數），馬氏體35%（體積分數）。凸模使用（yòng）壽命可提（tí）高1～2倍。

低（dī）溫淬（cuì）火+高溫回火用（yòng）於（yú）12000KW發電機磁軛方推刀的熱（rè）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，導向部分長度為80～100mm，硬度40～45HRC。淬火過程中，預熱時導向部分朝上，將整個（gè）工件浸（jìn）入鹽浴中，淬火加熱時，導向部分露出鹽浴。

用於（yú）高速耐熱耐磨刃具、模（mó）具、軋輥。

用於整體淬硬型塑料模（mó）具。

衝模（mó）經增碳淬火處理後，表麵碳的質量（liàng）分數增至0.9%～1.0%，使用壽命

比未經增（zēng）碳處理的衝模提高一倍。

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