W18Cr4V材料

W18Cr4V鋼（gāng）是W係高速工具鋼。該鋼具（jù）有高強度、高抗壓（yā）性、高熱穩定性和高硬度及高溫硬度，該鋼的熱硬性很（hěn）高，耐磨性較好，耐回火性好，淬硬深度大，承（chéng）載能力居各種模具鋼之首。但韌（rèn）性、可加工性和導熱性較差（chà），淬（cuì）火不變形性中等。該鋼（gāng）成本高、製造工藝不佳，熱處理工藝複（fù）雜、淬火、回火以後的（de）零件（jiàn）變形難以控製。但在使用中發現該鋼脆較大，易產生崩刃現像，其主要原因（yīn）是碳（tàn）化物不均勻性較大。

   高速鋼鍛（duàn）造（zào）以後必須經過球化退火，有（yǒu）利（lì）於切削加工。返修工件在第二次淬火前也要進行球化退火，否則，第二次淬火（huǒ）加熱時，晶粒將過分長大（dà）而使工件變脆。

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

   高速鋼（gāng）在淬火時要進行兩次預熱，原因在於高速鋼中（zhōng）含有（yǒu）大量合金元素，導熱性較（jiào）差（chà），以免引起工件（jiàn）變形或開裂，特別是大型複雜（zá）工件則更為突出。通（tōng）過事先預熱，可（kě）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（de）合金碳化物，淬火加熱，溫（wēn）度必須足夠高，才可使合金碳化物溶解到奧氏體中，淬火（huǒ）之後馬氏體中合金（jīn）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（xìng）影響最（zuì）大的合金（jīn）元（yuán）素的含量才足夠高，鋼（gāng）才（cái）會具有高的熱硬性（xìng）。對高速鋼熱硬性影（yǐng）響最大的合（hé）金元素是W、Mo及V，隻有（yǒu）在1000℃以上時，其溶（róng）解量才急劇增加。當溫度≥1300℃時，各元素的（de）溶解量雖然還有增（zēng）加但奧氏體晶粒則急劇長（zhǎng）大，甚至在晶界處發生熔化現象，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（huǒ）溫度對該鋼的性能影響較大，淬火（huǒ）溫度（dù）上升，則耐磨性、抗壓性、熱穩定性提高，鋼的韌性隨溫度的下降而增高。1230～1250℃淬火加熱出現抗（kàng）彎強度的峰（fēng）值（zhí），在550～570℃回火後具有最（zuì）佳的綜合力學（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（xiàng）。

   淬火冷卻通常在油中進行，但對形狀複雜、細長（zhǎng）杆（gǎn）狀或薄片（piàn）零件可采用分級淬火和等溫淬火等方法。分級淬火後（hòu）使殘留（liú）奧氏體積分數（shù）增加20%～30%，使工件變形、開裂傾向傾向減小（xiǎo），強（qiáng）度、韌性提高。油淬及分級淬（cuì）火後的（de）組織為馬氏體+碳化物+殘留奧氏體。等溫淬火以後，與分（fèn）級淬火相比，其主要淬火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。等溫淬火（huǒ）可進一步減小工件（jiàn）變形，並提高韌性。

   進行分級淬火時，如果在分級溫度停留時間過長，就可能會（huì）大（dà）量析出二次碳化物。等溫淬火後所需時間一般（bān）較長，隨等溫時間不同，所獲得的（de）貝氏體數量不同，在生產中通常隻能（néng）獲得體積分數為40%的貝氏體，而等溫時間（jiān）過長可顯著增加殘留奧氏體量。這需要（yào）在等溫淬火後進地冷處理或采用多次回火來消除（chú）殘留奧（ào）氏體，否（fǒu）則（zé）將會（huì）影響回火後鋼的硬度及熱處理（lǐ）質量。

   為了消除火應力（lì）、穩定組織、減少殘留奧氏體量、達到所需（xū）要（yào）的性能，高速鋼一般要進行三次560℃的高溫回（huí）火（huǒ）處理。高速鋼的回火轉變比較複雜。在回火過程中馬氏體和殘（cán）留奧氏體發生變化，過剩碳化物在回火（huǒ）時不（bú）發生變化。

W18Cr4V供貨狀（zhuàng）態

退火態溫度≤255HBW，其他加工狀態硬度≤269HBW。

W18Cr4V化學成分

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

W18Cr4V對應材（cái）料

中（zhōng）國GB標準牌號W18Cr4V、中國台（tái）灣CNS標準牌（pái）號SKH2、俄羅（luó）斯гост標準牌號P18、德國DIN標準材料編（biān）號1.3355、德（dé）國DIN標準牌號（hào）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、意大利UNI標準牌號X75W18KU、西班牙UNE標準牌號HS18-0-1、日本JS標（biāo）準牌號SKH2、美國（guó）ASIS/SAE標準牌（pái）號T1、瑞典SS標準牌（pái）號2750、美國UNS標準牌號T12002、韓國KS標準牌號SKH2、國（guó）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

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

W18Cr4V冷（lěng）壓毛坯軟化處理規範

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

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

   W18Cr4V普通退火規範

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

   退火周（zhōu）期很（hěn）長，時間達20～40h或者10～25h。

   W18Cr4V等溫球化退火規（guī）範（fàn）

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

   W18Cr4V等溫退火規範（fàn）

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

   W18Cr4V快速退火規（guī）範

   工件隨爐升溫升到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（zài）以40～60℃/h的冷卻速度爐冷至780～800℃，然後按30～40℃/h的冷卻速度（dù）爐冷至600～650℃，出爐空冷。

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

   W18Cr4V循還退火規範

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

   循環（huán）退火可代替普通等（děng）溫退火，對模具毛（máo）坯進行預先熱處（chù）理，可縮短加熱保（bǎo）溫時間細化奧氏（shì）體晶粒，改善組織，提高鋼（gāng）的強度、韌性和高速鋼焊接工具的強度，有利（lì）於消除（chú）淬火過熱（rè），防止晶粒異常長大和形成萘狀組織，有（yǒu）利於減少淬火變形和（hé）提高性能（néng）。

   W18Cr4V油韌性處理規範

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

   W18Cr4V普通淬（cuì）火、回火規範

   淬（cuì）火溫（wēn）度1200～1240℃，油冷，硬度≥60HRC，回火溫度560～580℃。

W18Cr4V模（mó）具鋼淬火、回火規範

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

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

W18Cr4V低溫淬火加回火規範（fàn）

預熱溫（wēn）度：第一次低溫（560±10）℃，第二次中溫800～850℃轉入（rù）高溫鹽浴中加熱加熱（rè）溫度1250～1260℃，加熱時間按10s/mm計算，保溫後入（280±30）℃硝鹽浴，停留2～5min，空冷到（dào）室溫，然後在（560±10）℃連續回火三次（cì），每次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℃，真空度0.1Pa，淬火溫度（dù）1000～1100℃，真空度1～10Pa，油或N₂氣（qì）冷卻，回火溫度180～220℃，硬度62～66HRC。

   預熱溫度：第一次500～550℃，第二次（cì）800～820℃，真空度0.1Pa，淬火溫（wēn）度1240～1300℃，真空度（dù）1～10Pa，油（yóu）或N₂氣冷卻，回火（huǒ）溫度540～600℃，硬度62～66HRC。

   W18Cr4V氣體滲氮和氣體氮碳共滲規範

   1）技術要求：硬度＞1000HV，滲層深度0.03～0.05mm，滲氮溫度540℃，氣體比例：氨氣30%，載氣（RX氣）70%，氨分解率30%～40%，保溫時（shí）間3h。用於冷擠壓、衝裁模。

   2）技術要（yào）求（qiú）：硬度＞1000HV，滲層（céng）深度（dù）0.05～0.07mm，滲氮溫度540℃，氣體（tǐ）比例：氨氣（qì）40%，載氣（RX氣）50%，氨分解率（lǜ）30%～40%，保溫時間5h。用於冷（lěng）擠壓、衝裁模。

   W18Cr4V氣體氮碳共滲+去氫處理

   1）在RJJ-35-9T井式電爐中進行模具氮碳共滲：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，氮碳共滲層深度≥0.08mm，表麵硬度950HV0.1,心部（bù）硬度60～62HRC。

   W18Cr4V冷擠凸模高溫、等溫淬火+高溫回火規範

   預熱溫（wēn）度800～850℃，保溫時間8min，淬火（huǒ）溫度（dù）（1260±5）℃，保溫（wēn）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℃預熱，保溫時間按40s/mm計算，1220～1240℃加（jiā）熱，加熱時間按20s/mm計算。先於580～620℃分級（按20s/mm），再入260～280℃硝鹽中等溫2.5h，580～585℃×1h+550℃×1h×2次回火，硬度61～62HRC。

   W18Cr4V強韌化（huà）熱處理規範

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

W18Cr4V貝氏體等溫淬火

810～830℃預熱，保溫（wēn）時間按20s/mm計算，1230～1250℃加熱，加熱時間按10～15s/mm計算；淬火入（rù）810～830℃鹽浴中5～8s，在260～300℃等溫3h，空冷至室溫，（560±10）℃×1.5h×4次回火。硬（yìng）度62HRC。

W18Cr4V低溫淬火+高溫回火（huǒ）

850～860℃預熱（rè），保溫時間按30～40s/mm計算，鹽（yán）浴爐加熱，淬火溫度1240～1250℃，保溫時間按6～10s/mm計（jì）算（suàn），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（chōng）孔模增碳淬火規範

選用粒度5～10mm的木炭，加（jiā）入（rù）Na₂CO₃（木碳與Ma₂CO₃比例為9：1）充（chōng）分混（hún）合，將衝模直接插入滲碳箱內，密封後於500℃入爐，升溫至820℃保溫1h，然後（hòu）加熱至1000℃保溫2h。

   最後加熱至1150～1160℃，短時保溫，開箱（xiāng）淬入熱油，在200℃左右（yòu）出爐（lú）（出（chū）油時掌握工件隻（zhī）能冒煙不燃燒），帶（dài）溫於560℃進行90min三次回火。

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（de）小衝頭。

用於各種衝裁奧氏體鋼、彈簧鋼、高強鋼板的中、小（xiǎo）型衝頭。

用於製作鋼件冷擠壓凸（tū）模時，硬度選用62～64HRC。

用於（yú）製（zhì）作擠壓溫度＞400℃的溫擠壓模中（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（de）凸模，要求硬度選用62～64HRC。

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

用於製作銅件冷擠壓模凸模，推薦選用硬度62～64HRC。

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

壽命僅數十（shí）件（jiàn），就（jiù）呈現鐓（duì）粗以後的斷裂失效，在改用W18Cr4V高速鋼製作衝頭以後（hòu），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℃工作的模具、工具。

冷鐓M10～M24螺母的（de）五工序衝孔衝針，使用壽命較低，采用強韌化熱處理規範，每件衝針可衝孔1.3萬件以上。

該（gāi）鋼用於（yú）製作衝製電池鋅筒的衝棒，采用常規淬火、回火工藝，每根衝棒隻能衝2萬支，而改用低溫淬火+回火+氣體氮碳共滲工藝後，單頭可衝6萬（wàn）支以上，雙頭可衝10萬支（zhī）以上，比常規工藝處理（lǐ）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）火規範，模具使用壽命（mìng）有過去的（de）幾百件提（tí）高到3萬件以上。

對W18Cr4V鋼（gāng）冷擠壓（yā）啟動機齒輪模具，采用（yòng）貝（bèi）氏體等溫淬（cuì）火，模具使用壽（shòu）命由幾（jǐ）百件提（tí）高到幾千件。

W18Cr4V鋼（gāng）冷擠壓凸模經1280℃加熱，在260℃硝鹽中等溫4h，再空冷，並進行正常回火三次。凸模硬度為62～64HRC，貝氏體約55%（體積分數），馬氏（shì）體35%（體積（jī）分數）。凸模使用壽命可提高（gāo）1～2倍。

低溫淬火+高溫回火用於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（zhǎng）度320～600mm，切削部分硬度（dù）60～64HRC，導向部分長度（dù）為80～100mm，硬度40～45HRC。淬火過程中，預熱（rè）時（shí）導向部分朝上，將（jiāng）整個工件浸入鹽浴中，淬火（huǒ）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（yú）整體淬硬型塑料（liào）模具。

衝模經增碳淬火（huǒ）處理後，表（biǎo）麵（miàn）碳的（de）質量分數增至0.9%～1.0%，使用壽命

比未經增碳處理的衝模提高一倍。

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