4CrW2Si
耐沖擊工具鋼
國產高韌性冷作模具鋼

4CrW2Si鋼是一種耐沖擊工具鋼，是在鉻硅鋼的基礎上加入一定量的鎢而形成的鋼種，由于加入了鎢而有助于在進行淬火時保存比較細的晶粒，這就有可能在回火狀態下獲得較高的韌性。4CrW2Si鋼還具有一定的淬透性和高溫強度。

4CrW2Si鋼多用于制造高沖擊載荷下操作的工具，如風動工具、沖裁切邊復合模、沖模、冷切用的剪刀等沖剪工具，以及部分小型熱作模具。

4CrW2Si鋼的化學成分：
⒈化學成分見表1。
　
表1  4CrW2Si鋼化學成分(質量分數，%)
C Si Mn Cr W P S
0.35~0.45 0.80~1.10 ≤0.40 1.00~1.30 2.00~2.50 ≤0.030 ≤0.030
摘自：GB/T1299-2000。
⒉化學成分特點：
Cr、Si元素主要是提高鋼的淬透性，同時固溶于基體中強化基體組織，并改善鋼的回火穩定性；Cr元素還可固溶于Fe3C中形成復合（Fe、Cr）3C，改善其硬度，增加鋼的硬度與耐磨性；W元素主要是形成碳化物，作組織中的強化相，提高鋼的強度，增加鋼的硬度與耐磨性，同時細化晶粒，改善鋼的強韌性；另外，W元素在奧氏體化時可固溶于基體組織中，除強化基體組織外，還可提高鋼的回火穩定性，消除鋼的回火脆性；鋼中加入Si元素，有利于改善鋼的疲勞強度，但卻增強鋼的脫碳傾向，加熱時需注意防護。

4CrW2Si鋼的臨界點溫度：
Ac1≈780℃
Ac3≈840℃
Ms≈315℃

4CrW2Si鋼的熱加工：
4CrW2Si鋼的熱加工工藝規范見表2。
 
表2  4CrW2Si鋼鍛造工藝規范
項目 加熱溫度/℃ 始鍛溫度/℃ 終鍛溫度/℃ 冷卻方式
鋼錠
鋼坯 1180~1220
1150~1180 1150~1180
1100~1140 ≥850
≥800 緩冷
緩冷

4CrW2Si鋼的預備熱處理：
⒈鍛后一般退火工藝：
加熱溫度為800℃~820℃，保溫3~5h，爐冷至550℃以下出爐空冷，退火后硬度為179~217HBS，組織為粒狀珠光體+少量碳化物。4CrW2Si鋼鍛后一般退火工藝見圖1。

 
圖1  4CrW2Si鋼鍛后一般退火工藝圖

⒉高溫回火工藝：
加熱溫度為710℃~740℃，保溫3~4h，爐冷或空冷。高溫回火的目的是為了改善切削加工性能。4CrW2Si鋼高溫回火工藝見圖2，退火后前后的組織和硬度見表3。

 
圖2  4CrW2Si鋼高溫回火工藝圖

4CrW2Si鋼的淬火及回火
⒈推薦的淬火工藝規范：
加熱溫度為860~900℃，油冷，硬度≥53HRC。
⒉推薦的回火工藝規范：
4CrW2Si鋼推薦的回火規范見表3，回火溫度與硬度的關系見表4。
                            表3  4CrW2Si鋼推薦的回火規范
用途 回火溫度/℃ 加熱介質 冷卻介質 硬度（HRC）
消除內應力和穩定組織
降低硬度和消除內應力  200~250
430~470  油或熔融硝鹽
空氣爐、硝煙或熔融堿  空氣
空氣 53~58
45~550

表3  4CrW2Si鋼推薦的回火溫度與硬度的關系

4CrW2Si鋼的力學性能
⒈4CrW2Si鋼的含碳量低、淬硬性低，但滲碳淬火后，表面硬度和熱穩定性顯著上升，綜合力學性能良好，具有外硬內韌的特點，承載能力及耐磨性均超過低淬透性冷作模具鋼，主要用來制造大中型重載冷鐓沖頭及精壓模。
⒉鉻鎢硅系鋼脫碳敏感性較高，淬火變形難以控制，在磨粒磨損條件下的耐磨性不足，其沖擊韌度低于含Mo、Ni的抗沖擊鋼。

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