W18Cr4V材料

W18Cr4V鋼是W係高速工具鋼。該（gāi）鋼具有高強度、高抗壓性（xìng）、高熱（rè）穩定性和高硬度及高溫硬度，該鋼的熱硬（yìng）性很高，耐磨性較好，耐回火性好，淬硬（yìng）深度大，承載能力居各種模具鋼之首（shǒu）。但（dàn）韌（rèn）性、可加工（gōng）性（xìng）和導熱性較差，淬（cuì）火不變形性中等。該鋼成（chéng）本高、製造工藝不佳，熱處（chù）理工藝複（fù）雜、淬火、回火以後的零件（jiàn）變（biàn）形難以控製。但在使用中發現該鋼脆較大，易產生崩刃現像，其主要原因是碳化物不均勻（yún）性較（jiào）大。

   高速（sù）鋼鍛造以後必須（xū）經過球化退火，有利於切削加工。返修工件在第二次淬火前也要進行球化退火，否則，第二次淬火加熱時，晶粒將（jiāng）過分長大（dà）而使工件變（biàn）脆。

   冷壓毛坯（pī）化（huà）處理工藝，采用上限溫度加熱，分鍛等溫（wēn），再（zài）附加等溫（wēn）回火過程。

   高速鋼在淬火時要進行兩次預熱，原因在於高速鋼中含有（yǒu）大量合金（jīn）元素，導（dǎo）熱性較差，以免引起工件變形或開裂，特別是大型複雜工件則更（gèng）為突出。通過（guò）事先（xiān）預熱，可縮短（duǎn）在高溫（wēn）處理停留的時間，減少氧化脫（tuō）碳及過熱的危險性。

   高速鋼中含有大量難溶的合金碳化物，淬火加熱，溫度必（bì）須足夠高，才可使（shǐ）合（hé）金碳化物溶解到奧氏體（tǐ）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（yǒu）高（gāo）的熱硬性。對高速鋼熱硬性影響最大的合金元素的含量才足夠高，鋼才會（huì）具有高的熱硬性。對高速鋼熱硬（yìng）性（xìng）影響最大（dà）的合金元素是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，各元素的溶解（jiě）量雖然還有增加但奧氏體晶粒則急劇長大，甚至在晶（jīng）界處（chù）發（fā）生熔化現象，致使鋼的強度、韌性（xìng）下降。對（duì）高速鋼來說，合適的晶粒度為9.5～10.5級。

    淬（cuì）火溫度對該（gāi）鋼（gāng）的性能影響較大，淬火溫度上升，則耐磨性、抗壓性、熱穩（wěn）定（dìng）性提（tí）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峰值，在550～570℃回火後具有（yǒu）最佳的綜合力（lì）學性能。表麵脫碳層（céng）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行，但對形（xíng）狀複雜、細長杆狀或薄片零件可采用分級淬火和等溫淬火等方法（fǎ）。分級淬火後使殘留奧（ào）氏體積分數增加20%～30%，使工件變（biàn）形、開裂傾向傾向減小，強度、韌性提高。油淬及分級淬火後的（de）組織為馬氏體+碳化（huà）物+殘留奧氏體（tǐ）。等溫淬火以後，與分級淬火相比，其主要淬火後的組織中除馬氏體、碳化物、殘留奧氏（shì）體外，還含有下貝氏體。等溫淬火可進一步減小工（gōng）件變形（xíng），並提高韌性（xìng）。

   進行分級（jí）淬火時，如果在分級溫度停（tíng）留時間過（guò）長（zhǎng），就可能會大（dà）量析（xī）出二次碳化物。等溫（wēn）淬火後所需時間一般較長，隨等溫時間不（bú）同（tóng），所獲得的貝氏體數量不同，在生產中（zhōng）通常隻能獲得體積分數（shù）為40%的貝（bèi）氏體，而等溫時間過長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多次回火來消除殘留奧氏體，否則將會（huì）影響回火後鋼的硬度及熱處理（lǐ）質（zhì）量。

   為了消除火（huǒ）應（yīng）力、穩（wěn）定（dìng）組織、減少殘留奧氏體量、達到所需要的（de）性能，高速鋼一般要進行三次560℃的高溫回火處理。高速鋼的回（huí）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化，過剩碳化物在（zài）回火時不發生變化。

W18Cr4V供貨狀態

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標準牌號W18Cr4V、中國台灣CNS標準牌號（hào）SKH2、俄羅斯（sī）гост標準牌號P18、德國DIN標準材料編號1.3355、德國DIN標準牌號S18-0-1、英國BS標準（zhǔn）牌號BT1、法國AFNOR標（biāo）準牌號Z80WCV、法國NF標準牌號18-04-01、意大利UNI標（biāo）準牌號X75W18KU、西班牙UNE標準牌號（hào）HS18-0-1、日本JS標準牌號SKH2、美國ASIS/SAE標準牌號（hào）T1、瑞典SS標準牌號2750、美國UNS標（biāo）準（zhǔn）牌號T12002、韓國KS標準牌號SKH2、國際標準（zhǔn）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的冷速隨爐冷卻到500～600℃，硬度≤227HBW。

W18Cr4V冷壓毛坯（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（huǎn）冷到≤650℃，出爐空冷。處理前硬度≤255HBW，處理（lǐ）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（wēn），隨爐冷卻到500～600℃，出爐空冷（lěng）。

   退火周期很長，時（shí）間達20～40h或者10～25h。

   W18Cr4V等溫球（qiú）化退（tuì）火規範

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

   W18Cr4V快速退火規範

   工件（jiàn）隨（suí）爐升溫升到600～650℃，以20～40℃/h的加熱速度（dù）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的冷卻（què）速度爐冷至600～650℃，出爐空冷。

   快速退火可代替常規退火工藝用於高（gāo）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（yòng）壽命20%～30%。

   W18Cr4V循還退火規範

   退火溫度上（shàng）限為840℃，退火（huǒ）溫度下限為680℃，經三次循環退火。鋼棒直徑為φ20mm時，加（jiā）熱時間為10min。

   循環（huán）退火可（kě）代替普通等溫退火，對模具毛坯進（jìn）行預先熱處理，可縮短加（jiā）熱保溫時間細化奧（ào）氏體晶粒，改善組織，提高鋼的（de）強度、韌性和（hé）高速鋼焊接工具的強（qiáng）度，有利於消除淬火過熱，防止晶粒（lì）異常（cháng）長大和形成萘狀組織，有利於減少淬火（huǒ）變形和提高性能。

   W18Cr4V油（yóu）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（pǔ）通淬火、回火規範

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

W18Cr4V模具鋼淬（cuì）火、回火規（guī）範

預熱溫（wēn）度850℃，保溫時間24s/mm，淬火溫度1260～1300℃，保溫（wēn）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（jù）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（cì）低溫（560±10）℃，第二（èr）次中（zhōng）溫800～850℃轉入高溫鹽浴中加熱加熱溫度（dù）1250～1260℃，加熱時間（jiān）按10s/mm計算，保溫（wēn）後入（280±30）℃硝鹽浴（yù），停留2～5min，空冷到室溫，然後（hòu）在（560±10）℃連續回火三次，每次1.5～2h，硬度62～64HRC。

W18Cr4V真空（kōng）淬（cuì）火、回火規範

預熱溫（wēn）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（huí）火溫度（dù）180～220℃，硬度（dù）62～66HRC。

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

   W18Cr4V氣（qì）體（tǐ）滲氮和氣體氮碳共（gòng）滲規範

   1）技術要（yào）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（ān）分解率30%～40%，保溫時間3h。用於冷擠壓、衝裁模。

   2）技術要求：硬（yìng）度＞1000HV，滲層深度0.05～0.07mm，滲（shèn）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。

   W18Cr4V氣（qì）體氮碳共滲+去氫處理

   1）在RJJ-35-9T井（jǐng）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,出爐油冷。

   2）去氫處（chù）理：250～300℃×2h，氮碳共滲層（céng）深度（dù）≥0.08mm，表麵（miàn）硬（yìng）度950HV0.1,心部硬度60～62HRC。

   W18Cr4V冷擠凸模高溫、等溫淬火（huǒ）+高溫回火規範

   預熱溫度800～850℃，保溫時（shí）間8min，淬火溫度（1260±5）℃，保溫時間4min，分（fèn）級（jí）淬火（huǒ），（280±10）℃×3h等濁淬火處理；（560±10）℃×90min×3次回火，空（kōng）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℃加熱，加（jiā）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強韌化熱處理規範

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

W18Cr4V貝氏體等溫淬火

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

W18Cr4V低（dī）溫淬火（huǒ）+高溫回火

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

選用粒度5～10mm的木炭，加入（rù）Na₂CO₃（木碳與Ma₂CO₃比例為9：1）充分混合，將衝模直接插（chā）入滲（shèn）碳箱內，密封後於500℃入爐，升溫（wēn）至820℃保溫1h，然後加熱至（zhì）1000℃保溫2h。

   最後加熱（rè）至1150～1160℃，短時保溫，開箱淬入熱油（yóu），在200℃左右出爐（出油時掌握工件隻能（néng）冒煙（yān）不燃燒），帶溫於560℃進行90min三次回火。

W18Cr4V用途

冷擠壓衝頭，重載（zǎi）冷鐓衝（chōng）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、彈簧鋼、高強鋼板的中、小型衝頭。

用於製作鋼件冷（lěng）擠壓凸模（mó）時，硬（yìng）度選用62～64HRC。

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

用於製作不鏽鋼拉（lā）深模的凸模，要求硬度選用62～64HRC。

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

用於製作銅件冷（lěng）擠壓模凸模，推薦選用（yòng）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（mìng）僅數十件，就呈現鐓粗以後的斷裂失效，在改用W18Cr4V高速（sù）鋼製作衝頭以後，其使（shǐ）用壽命高於3000次。

粉（fěn）末冶（yě）金壓模和各種小型高使用壽命冷衝剪工具等。

可以用製（zhì）作在≤600℃工作的模具、工具。

冷鐓M10～M24螺母的（de）五工序衝（chōng）孔（kǒng）衝針，使用（yòng）壽命較低（dī），采用強韌化熱處理規範，每（měi）件衝針可衝孔1.3萬件以上。

該鋼用（yòng）於製作衝製電池（chí）鋅筒的（de）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（huǒ）+回火+氣體氮碳共滲工藝後，單頭可衝6萬支以（yǐ）上，雙頭可衝10萬支以上，比常（cháng）規工藝處理的衝棒提高使（shǐ）用壽命3～5倍。

冷擠凸模采用高溫（wēn）淬火等溫+高溫回火（huǒ）規（guī）範，模具使用壽命有過去的幾百件提高到3萬件以上（shàng）。

對W18Cr4V鋼（gāng）冷擠壓啟動機（jī）齒輪模具，采（cǎi）用（yòng）貝氏體等溫淬火，模具使用壽命由幾百件提高到幾千件。

W18Cr4V鋼冷擠壓凸模經1280℃加熱，在260℃硝（xiāo）鹽中等（děng）溫（wēn）4h，再空（kōng）冷，並進行（háng）正常回火三次。凸模硬度（dù）為62～64HRC，貝氏體（tǐ）約55%（體積分數），馬氏體35%（體積分數）。凸（tū）模使用壽命可提高（gāo）1～2倍。

低溫（wēn）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），長度320～600mm，切削部分硬度60～64HRC，導向部分長度為80～100mm，硬度（dù）40～45HRC。淬火過程中，預熱時（shí）導向部分朝上，將整個工件浸入鹽浴（yù）中，淬火加熱時，導向部分（fèn）露出（chū）鹽浴。

用於高速耐熱耐（nài）磨刃具（jù）、模具、軋輥。

用（yòng）於整體淬硬型塑料（liào）模（mó）具。

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

比（bǐ）未經增（zēng）碳處理的（de）衝模提高一倍。

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