W18Cr4V高速鋼

（1）W18Cr4V的特性 W系高速工具鋼，該鋼具有高強(qiáng)度、高抗壓性、高熱穩(wěn)定性、高硬度及高溫硬度，該鋼的紅硬性很高，耐磨性較好，回火穩(wěn)定性好，淬硬深度大，其承載能力居各種模具鋼之首。但韌性較差，切削加工性較差，導(dǎo)熱性較差，淬火不變形性中等，該鋼成本高、制造工藝不佳，熱處理工藝復(fù)雜，淬火、回火以后的零件變形難以控制。但在使用中發(fā)現(xiàn)該鋼脆性較大，易于產(chǎn)生崩刃現(xiàn)象，其主要原因是碳化物不均勻性較大。

高速鋼鍛造以后必須經(jīng)過球化退火，有利于切削加工。返修工件在第二次淬火前也要進(jìn)行球化退火。否則，第二次淬火加熱時(shí)，晶粒將過分長大而使工件變脆。

冷壓毛坯軟化處理工藝，采用上限溫度加熱，分段等溫，再附加等溫回火過程。

高速鋼在淬火時(shí)要進(jìn)行兩次預(yù)熱，原因在于高速鋼中含有大量合金元素，導(dǎo)熱性較差，以免引起工件變形或開裂，特別是對大型復(fù)雜工件則更為突出。通過先預(yù)熱，可縮短在高溫處理停留的時(shí)間，這樣可減少氧化脫碳及過熱的危險(xiǎn)性。

高速鋼的淬火工藝比較特殊：即經(jīng)過兩次預(yù)熱、高溫淬火，然后再進(jìn)行三次高溫回火。生產(chǎn)中必須嚴(yán)格控制淬火加熱及回火溫度，淬火、回火保溫時(shí)間，淬火、回火冷卻方法。如果控制不當(dāng)，易產(chǎn)生過熱、過燒、萘狀斷口、硬度不足及變形開裂等缺陷。油韌性處理可提高該鋼的塑性。

第一次預(yù)熱可烘干工件上的水分。第二次預(yù)熱，使索氏體向奧氏體的轉(zhuǎn)變可在較低溫度內(nèi)發(fā)生。

高速鋼中含有大量難溶的合金碳化物，淬火加熱時(shí)，溫度必須足夠高，才可使合金碳化物溶解到奧氏體中，淬火之后馬氏體中的合金元素含量才足夠高，鋼才會具有高的紅硬性。對高速鋼紅硬性影響＊大的合金元素是W、Mo及V，只有在1000℃以上時(shí)，其溶解量才急劇增加。當(dāng)溫度≥1300℃時(shí)，各元素溶解量雖然還有增加，但奧氏體晶粒則急劇長大，甚至在晶界處發(fā)生熔化現(xiàn)象，致使鋼的強(qiáng)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影響較大，淬火溫度上升，則耐磨性、抗壓性、熱穩(wěn)定性提高，鋼的韌性隨溫度的下降而增高。1230～1250℃淬火加熱出現(xiàn)抗彎強(qiáng)度的峰值，在550～570℃回火后具有＊佳的綜合力學(xué)性能。表面脫碳層還明顯地加劇該鋼淬裂和磨裂敏感傾向。

淬火冷卻通常在油中進(jìn)行。但對形狀復(fù)雜、細(xì)長桿狀或薄片零件可采用分級淬火和等溫淬火等方法。分級淬火后使殘余奧氏體量增加20％～30％，使工件變形、開裂傾向減小，使強(qiáng)度、韌性提高。油淬及分級淬火后的組織為馬氏體＋碳化物＋殘余奧氏體。等溫淬火以后，與分級淬火相比，其主要淬火組織中除馬氏體、碳化物、殘余奧氏體外，還含有下貝氏體。等溫淬火可進(jìn)一步減小工件變形，并提高韌性。

進(jìn)行分級淬火時(shí)，如果在分級溫度停留時(shí)間過長，就會可能大量析出二次碳化物。等溫淬火所需時(shí)間一般較長，隨等溫時(shí)間不同，所獲得的貝氏體數(shù)量不同，在生產(chǎn)中通常只能獲得40％的貝氏體，而等溫時(shí)間過長可顯著增加殘余奧氏體量。這需要在等溫淬火后進(jìn)行冷處理或采用多次回火來消除殘余奧氏體，否則將會影響回火后鋼的硬度及熱處理質(zhì)量。

為了消除淬火應(yīng)力、穩(wěn)定組織、減少殘余奧氏體量、達(dá)到所需要的性能，高速鋼一般要進(jìn)行三次560℃的高溫回火處理。高速鋼的回火轉(zhuǎn)變比較復(fù)雜。在回火過程中馬氏體和殘余奧氏體發(fā)生變化，過剩碳化物在回火時(shí)不發(fā)生變化。

（2）供貨狀態(tài)及硬度 退火態(tài)，硬度207～285HBS。

（3）標(biāo)準(zhǔn)YB12-77鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％） C0.70 ~0.80、0.70~0.80,Si≤0.40 Mn≤0..40、Cr 3.80~4.40、W17.50~19、V1.00~1.40。

（4）參考對應(yīng)鋼號 我國GB標(biāo)準(zhǔn)鋼號W18Cr4V、我國臺灣CNS標(biāo)準(zhǔn)鋼號 SKH2、俄羅斯TOCT標(biāo)準(zhǔn)鋼號P18、德國DIN標(biāo)準(zhǔn)材料編號1.3355、德國DIN標(biāo)準(zhǔn)鋼號S18-0-1、英國BS標(biāo)準(zhǔn)鋼號BT1、法國AFNOR標(biāo)準(zhǔn)鋼號Z80WWCV 、法國NF標(biāo)準(zhǔn)鋼號18-04-01、意大利UNI標(biāo)準(zhǔn)鋼號X75W18KU、西班牙UNE標(biāo)準(zhǔn)鋼號 HS18-0-1、日本JIS標(biāo)準(zhǔn)鋼號SKH2、美國 AISI／SAE標(biāo)準(zhǔn)鋼號T1、瑞典SS標(biāo)準(zhǔn)鋼號2750、美國 UNS標(biāo)準(zhǔn)鋼號T12002、韓國KS標(biāo)準(zhǔn)鋼號SKH2、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO標(biāo)準(zhǔn)鋼號 HS18-0-1。

（5）臨界點(diǎn)溫度（近似值） Aa=820℃ A3=1330℃,A1=760℃。

（6）軟化退火規(guī)范 加熱溫度860～88，保溫時(shí)間2h，以 20~30℃/h的冷速，60~880℃隨爐冷卻到溫度500～600℃，爐冷或堆冷，硬度≤227HBS。00℃

（7）冷壓毛坯軟化處理規(guī)范（880±10±10)℃x(3~4)h，降溫到（770±10(770±10)℃x(6~8）h，再降溫到（750±10）℃x（2～3）h，緩冷到到≤650℃，出爐空冷。處理前硬度≤0)℃x(2~3)h 255HBS，處理后硬度≤229HBS。

（8）等溫球化退火規(guī)范（850～870）℃x（3～4）h，隨爐冷卻，（740～760（4～5）h，硬度≤241HBS，共晶碳化物≤3級。機(jī)械加工前的球化退火處理。

（9）等溫退火規(guī)范 加熱溫度860～880℃，保溫時(shí)間2h，爐冷至740～7 ，保溫2～4h，再爐冷至溫度500～600℃，出爐空冷，硬度≤255HBS。

（10）油韌性處理規(guī)范 退火以后加熱到溫度740℃±10℃，回火后油冷，硬度100HRB，沖擊韌性值21.2J／c㎡。

（11）普通淬火、回火規(guī)范 淬火溫度1200～1240℃，淬油，硬度≥60HRC，回火≥60HRC 溫度560～580℃。

（12）模具鋼淬火、回火規(guī)范 淬火預(yù)熱溫度850℃，時(shí)間 24s/4s／mm，淬火溫度1260～1300℃，時(shí)間12～15s／mm，淬火介質(zhì)為油。回火制度：560℃，3次，每次1h，空冷。淬火、回火后硬度≥62HBC。

用做冷作模具鋼時(shí)，淬火溫度1200～1240℃，時(shí)間 15~20s/nmm。

（13）真空淬火、回火規(guī)范

①預(yù)熱溫度一次500～600℃，二次800～850℃，真空度0.1Pa，淬火溫度1000～1100℃，真空度10～ Pa，油或氮?dú)饫鋮s，回火溫度180～220℃，硬度 58~62HB10~1Pa

②預(yù)熱溫度一次500～550℃，二次800～820℃，真空度0.1Pa，淬火溫度1240～1300℃，真空度10～1P ，油或氮?dú)饫鋮s，回火溫度540～600℃，硬度 2~66HBC。~1Pa

（14）氣體滲氮和氣體氮碳共滲規(guī)范

①技術(shù)要求：硬度＞1000HV，深度0.03～0.05mm，滲氮溫度540℃，氣體比例為氨氣30％，載氣體（RX氣）70％，氨分解率30％～40％，保溫時(shí)間3h，應(yīng)用于冷擠模、沖裁模。

②技術(shù)要求：硬度＞1000HV，深度0.05～0.07mm，滲氮溫度540℃，氣體比例為氨氣40％，載氣體（RX氣）50％，氨分解率30％～40％，保溫時(shí)間5h，應(yīng)用于拉深模、彎曲模。

（15）典型應(yīng)用舉例

①冷擠壓沖頭，重載冷鐓沖頭，中、厚鋼板沖孔沖頭（10～25mm厚），直徑小于Φ5～?6mm的小沖頭。

②各種用于沖裁奧氏體鋼、彈簧鋼、高強(qiáng)鋼板的中、小型沖頭。

③用于制造鋼件冷擠壓凸模時(shí)，硬度選用62～64HRC。

④用于制造擠壓溫度大于400℃的溫?cái)D壓模中的凸模、凹模時(shí)，硬度分別選用60~62HRC、62~64HRC。

⑤用于制造不銹鋼拉延模的凸模，要求硬度選用62～64HRC。

⑥用于制造鋁件冷擠壓模，凸模推薦選用硬度60～62HRC，凹模推薦選用硬度62~64HRC。

⑦用于制造銅件冷擠壓模凸模，推薦選用硬度62～64HRC。

⑧采用Cr6WV、Cr12MoV、Cr12等鋼制作的沖頭，硬度為61～66HRC，其服役壽命僅數(shù)十件，呈現(xiàn)鐓粗以后的斷裂失效，在改用W18Cr4V高速鋼制作沖頭以后，其服役壽命高于3000次。

⑨粉末冶金壓模，各種小型高壽命冷沖剪工具等。

⑩可以用于制造在≤600℃工作的工模具。