低合金工具鋼鋼號分析
1．9SiCr
9SiCr鋼含0.85%~95%C、1.20%~0.60%Si、0.95%~1.25%Cr。屬于過共析鋼。
9SiCr是低合金刃具用鋼，但也常常制作冷作模具。該鋼號最早引自蘇聯9XC，過去曾稱作9CrSi鋼，成分與性能和9XC(ГOCT)完全一樣，在我國已有很長的應用歷史。外國同類鋼號僅有德國的90CrSi5(DIN)、瑞典的2092(SS)和SR1855(UHB、Bofors)及DF-1(ASSAB)。其他國家未見有相似鋼號。
9SiCr鋼由于Si、Cr的共同作用，使鋼具有較高的淬透性，油淬臨界直徑在25~43mm之間，￠50~60mm的工具，在硝鹽中可以淬硬，￠70~80mm的工具可在中淬硬。
由于Si在鋼中是非碳化物形成元素，所以，此鋼碳化物數量較少，且比較均勻、細小，適宜制造絲錐、板牙、搓絲板、滾絲模等刃具和冷作模具，使用時不易崩刃。
由于Si的作用，使鋼具有脫碳敏感性。
由于Si、Cr提高鋼的臨界點，9SiCr鋼正常淬火加熱溫度為850~870℃，比GCr15鋼和CrWMn鋼都高，淬火后硬度可達HRC63~65。
由于Si、Cr的作用，使鋼的回火穩定性增加，在200℃回火后硬度仍可保持在HRC62左右。
9SiCr鋼的淬透性較好，適宜等溫淬火。例如，用9SiCr鋼制造螺栓十字槽沖模，經900℃加熱，260~280℃等溫30min，可獲得體積分數為35%左右的下貝氏體組織(余下的為馬氏體、殘余奧氏體及剩余細小碳化物)，硬度為HRC57~59，強韌性很好，使模具壽命比常規處理的沖模提高3倍。
另外，9SiCr鋼中的碳化物帶狀偏析和液析相對GCr15和CrWMn鋼較輕。
2．CrWMn
CrWMn鋼含碳0.9%~1.05%，含鉻0.90%~.20%，含鎢1.20%~1.60%，含錳0.80%~1.10%。屬于過共析鋼，其過共析程度大于9SiCr。
此鋼引自蘇聯的XBГ(ГOCT)，YB-1959納入標準，在我國有較長的應用歷史，應用廣泛。
國外同類型的鋼號有日本SKS31(JIS)，韓國的STS31(KS)，德國的105WCr6(DIN)，法國的105WCr5(NF)。美國的O1(AISI)是介于9CrWMn和CrWMn之間的鋼，O1鋼的主要合金元素Cr、W的含量比CrWMn低，但含有0.20%的V，性能不如CrWMn。
CrWMn鋼的淬透性比GCr15及9SiCr好，直徑￠40~50mm的工模具可在硝鹽中淬透。因為鎢的碳化物比較穩定，淬火加熱時不易溶解，阻礙晶粒長大，因此，奧氏體晶粒較細。又因有錳的存在，使淬火后有較多的殘余奧氏體，因而淬火畸變小，習慣上稱為微變形鋼。鎢、鉻都是較強的碳化物形成元素，錳是弱碳化物形成元素，加之鋼的含碳量都很高，鋼材中有較多的碳化物，經淬火、回火后的組織同樣有較多的剩余碳化物，硬度高，耐磨性好。但是，其碳化物不均勻性也較嚴重，大直徑鋼材的中心區域很難避免二次網狀碳化物、碳化物帶狀偏析和液析。碳化物帶狀偏析和液析都比GCr15鋼和9SiCr鋼嚴重，常常是工模具脆斷、崩刃、剝落的主要原因。
因CrWMn鋼易出現二次碳化物網，因此，在球化退火前應應加一道較高溫度(960~980℃)的正火工序，其正火的冷卻速度也應快些，以防止二次碳化物重新析出。
CrWMn鋼正常淬火加熱溫度為830~840℃，可采用油淬、熱油淬、硝鹽分級或硝鹽等溫淬火等方法。
CrWMn鋼回火穩定性比較高，在260℃以下回火，硬度仍可大于HRC60。在250~300℃區間內回火時，有第一類回火脆性發生。
CrWMn鋼淬透性好，是適宜等溫淬火的低合金工具鋼之一。由于等溫淬火可獲得較多的下貝氏體組織及較多的殘余奧氏體，因此，淬火畸變很小。據文獻介紹，CrWMn鋼中的下貝氏體量的體積分數在50%左右時，各項力學性能指標最好。CrWMn鋼的Ms點約在250℃左右，等溫溫度可選擇在260~300℃之間(常用280℃)，等溫時間不超過1h。常規淬火、回火工藝和等溫淬火工藝處理試樣的力學性能對比見表2-18。由表可知，具有體積分數為50%的下貝氏體的等溫淬火工藝，其強韌性優于常規淬火、回火工藝。
表2-18  常規淬火、回火工藝和常規淬火工藝處理的試樣性能對比
熱處理工藝 硬度HRC 抗拉強度Rm/MPa 屈服強度ReL/MPa 靜彎斷裂負荷/N 撓度f/mm 斷裂韌度KIc(Mpa/m3/2)
860℃加熱，油冷，0250℃回火 60.5 1887 1566 6321 0.165 19.3
860℃加熱，260℃等溫1h 60
50%B下 2021 1573 6752 0.172 20.8
CrWMn鋼碳化物偏析和二次碳化物網易于形成，常常導致斷裂、崩刃。為了改善CrWMn鋼中的碳化物的粒度和分布，減輕，甚至消除碳化物帶狀偏析和液析的惡劣影響，推薦采用碳化物超細化工藝或雙細化處理工藝。
3．9Mn2V
9Mn2V含碳量為0.85%~0.95%，含錳量為1.70%~2.00%，含釩量為0.10%~0.25%。
9Mn2V鋼是利用我國豐富的錳、釩資源研制出來的不含鉻的低合金工具鋼。
國外同類型的鋼號有90Mn2V(ISO)，美國為O2(AISI)，歐共體的90Mn2V8(EN)，英國的B02(BS)，法國的90MnV8(NF)，德國的90MnCrV8(DIN)(此鋼含有0.20%~0.50%的鉻)。
9Mn2V鋼適宜制作碳素工具鋼不能滿足要求的冷作模具和塑料模具。
9Mn2V鋼中含有質量分數高達1.70%~2.00%的錳，主要是為了提高鋼的淬透性。加熱時，錳的碳化物(Fe、Mn)3C易于溶解，晶粒易于長大，增加了鋼材的過熱敏感性。加入釩可以起到抑制晶粒長大的作用，細微的VC質點能有效地細化晶粒，也能抑制二次碳化物網的析出，可使大斷面的模具中心碳化物網一般小于2級。總的來說，碳化物量比CrWMn鋼要少，但碳化物的顆粒度較大，因此，耐磨性不及CrWMn鋼，但仍比T10鋼的耐磨性要高6~7倍。鋼的碳化物不均勻性一般較好，是最容易鍛造和機械加工的工模具鋼。錳有促進樹枝狀偏析的傾向，軋制成材后有時出現骨骼狀分布的碳化物堆積，是促成工模具開裂失效的內在因素，但出現的幾率不是很高，應加強對軋后鋼材的質量檢驗。
錳使鋼的Ms點下降，因此，淬火后殘余奧氏體量較多，尤甚于CrWMn鋼，因此，淬火畸變比CrWMn鋼要小，但尺寸穩定性不及CrWMn鋼。9Mn2V鋼的淬透性接近9SiCr鋼，低于CrWMn鋼；回火穩定性甚差，幾乎與碳素工具鋼相近。
9Mn2V鋼的球化退火多采用等溫退火工藝，即加熱溫度760~780℃，保溫2~4h，然后降溫至680~700℃，等溫5~6h。退火后的硬度小于等于HBS229。正常的淬火加熱溫度為780~820℃，低于前面介紹的9SiCr和CrWMn，可采用油冷淬火或硝鹽分級淬火。油冷淬火的臨界直徑為30mm左右，與9SiCr鋼相近。
9Mn2V鋼的回火穩定性較差，200℃回火后硬度就可降至HRC60以下。因此，一般采用160~180℃回火，而且在200~230℃之間回火有回火脆性發生。250℃回火后硬度已下降到HRC57左右。
4． Cr2、9Cr2、Cr06
⑴Cr2鋼含0.95%~1.10%C，1.30%~1.65%Cr。
Cr2鋼是在碳素工具鋼T0A的基礎上添加一定量的鉻，因此，鋼的淬透性提高，硬度、耐磨性及接觸疲勞強度等均比碳素工具鋼高。淬火畸變小。該鋼在成分上與滾動軸承鋼GCr15相同，但Cr2是量具刃具鋼，GCr15是軸承鋼，各有特點，不能等同。另外，Cr2鋼在淬火、回火時尺寸變化不大。由于這些特點，Cr2鋼廣泛應用于量具，如樣板、卡板、樣套、量規、塊規、環規、螺紋塞規和樣柱等，也可以用于制造拉絲模和冷鐓模等冷作模具。Cr2鋼還可以用地低速的刀具，切削不大硬的材料，還可作為冷軋輥用鋼。
Cr2鋼球化退火溫度為770~790℃，退火后的硬度為HBS187~229。正火溫度為930~950℃，用于消除網狀碳化物。正常淬火溫度為830~850℃，油淬，硬度為HRC62~65。硝鹽分級淬火后硬度為HRC61左右。150~170℃回火后硬度為HRC60~62，170~190℃回火后硬度為HRC58~60，顯然，回火穩定性不高。
⑵9Cr2含0.80%~0.95%C，1.30%~1.70%Cr。含碳量比Cr2鋼下降了0.15%，韌度和碳化物不均勻性優于Cr2，淬透性幾乎與Cr2鋼相等。此鋼主要用于制造冷軋輥。
此鋼球化退火溫度為770~790℃，退火后硬度為HBS179~229。常用淬火溫度為820~850℃，油淬，硬度HRC62左右。回火溫度160~250℃，硬度為HRC62~68。
⑶Cr06鋼含1.30%~1.45%C，0.50%~0.70%Cr。
此鋼含碳量很高，含鉻量低，顯然鋼中含有大量的過剩碳化物，材料脆性較大，耐磨性好，淬透性較低，可用水淬。
Cr06鋼主要用于制作薄刃、不受沖擊的刃具，如刮臉刀片、剃頭刀等。
Cr06鋼球化退火溫度為780~800℃，退火后的硬度為HBS241~187。水淬淬火加熱溫度為780~800℃，硬度為HRC65~62，油淬淬火加熱溫度為800~820℃，硬度HRC65~62。常用回火溫度為180~200℃，硬度為HRC63~62。
更多信息
請直接與我公司服務人員聯絡（熱線電話：400-699-1286），以獲得更多的有關模具鋼材選擇、應用、熱處理及庫存等相關資料。