熱作模具鋼3Cr2W8V專題-3Cr2W8V的技術參數
3Cr2W8V鋼是典型的熱作模具鋼，具有70余年的使用歷史，常用于制造熱鍛模、熱擠壓模和輕金屬的壓鑄模。以下是熱作模具鋼3Cr2W8V的技術參數，包括3Cr2W8V對特性、化學成分、熱處理工藝及應用等。
⒈3Cr2W8V鋼的特性
⑴3Cr2W8V鋼中低的碳含量，能保證鋼具有一定的韌性和良好的導熱性。
⑵3Cr2W8V鋼中加入Cr元素主要是提高鋼的淬透性，同時固溶中化基體組織，改善鋼的回火穩定性，提高鋼的耐蝕性與抗氧化性。
⑶3Cr2W8V鋼中加主W元素主要是形成中強碳化物，作為鋼中強化相，提高鋼的強度、硬度與耐磨性，改善鋼的回火穩定性，增加鋼的紅硬性和二次硬化效應，同時細化晶粒，提高鋼的韌性。
⑷3Cr2W8V鋼中加入V元素主要是形成強碳化物，作為鋼中的強化相，起細化晶粒作用，保持鋼具有較高的韌性和耐熱疲勞性，提高鋼的硬度與耐磨性，改善鋼的回火穩定性，增加鋼的紅硬性和二次硬化效應。
⑸3Cr2W8V鋼淬火加熱時， Cr元素幾乎全固溶于奧氏體中，W、V元素隨其碳化物部分地固溶于奧氏體中，提高鋼的淬透性。未固溶的W、V元素的碳化物則阻止奧氏體晶粒的長大，保持鋼具有足夠的強韌性。
⑹3Cr2W8V鋼淬火后，Cr、W、V元素固溶于馬氏體中，強化由馬氏體與殘余奧氏體所組成的基體組織，并增強基體組織的回火穩定性。
⑺3Cr2W8V鋼高溫回火時，Cr、W、V元素以各種碳化物的形式從馬氏體中析出，增加鋼的強度與硬度，但也削弱馬氏體的硬度，總體上使鋼的硬度有所提高，即產生二次硬化效應。殘余奧氏體中溶有大量的Cr、W、V元素，增加奧氏體的穩定性，在回火冷卻時，使殘余奧氏體發生馬氏體轉變，提高鋼的強度性能，即產生二次淬火現象。Cr、W、V元素的碳化物的析出、聚集乃至轉變為更為穩定的碳化物，是不容易的，需經過高溫和長時間的回火過程，這就使鋼產生了較高的回火穩定性和紅硬性。
⑻未固溶的碳化物和析出的碳化物均勻地分布于馬氏體組織的基體上，與具有強韌性的馬氏體基體共同合作，使3Cr2W8V鋼在保持一定的韌性和耐熱疲勞性的基礎上具有較高熱強性與耐磨性。W元素還有助于提高鋼的耐蝕性。
⑼3Cr2W8V鋼中加入適量的Cr、V元素以及大量的W元素，會使鋼的共析點左移，使鋼變為過共析鋼。
⑽3Cr2W8V鋼由于合金元素含量高，元素擴散困難，因此在鑄錠的個別區域，特別是在鑄錠的中心部位，合金元素可能會集到共晶成分，出現少量共晶碳化物，經過軋制、改鍛、退火，這種共晶碳化物一般會分散成橢圓球形顆粒，數量不多，危害不大。但如果冶煉不當、鑄錠較大、鑄模溫度較高而鋼液又過熱時，鋼錠中的元素偏析就特別嚴重，共晶碳化物的數量會增多，易造成模具脆裂報廢。
⒉3Cr2W8V鋼主要化學成分
0.30%~0.40%C、2.20%~2.70%Cr、≤0.40%Si、7.50%~9.00%W、0.20%~0.50%V、≤0.40%Mn、≤0.030%P、≤0.030%S。
⒊3Cr2W8V鋼的熱處理工藝
3Cr2W8V鋼相變點為：AC1800℃、Ac3920℃、Ar1773℃、Ar3838℃、Ms350℃、Mf160℃。
3Cr2W8V鋼始鍛溫度1080~1120℃，終鍛溫度850~900℃，鍛造后先空冷后坑中冷卻或砂中冷卻。
3Cr2W8V鋼常見的熱處理工藝
熱處理工藝 工藝參數 硬度要求 工藝特點
不完全退火 加熱800~820℃，保溫3h，爐冷至600℃以下出爐空冷 207~255HBS Ac1800~830℃，Ac3920℃。加熱溫度在Ac1~Ac3線之間，以獲得粒狀珠光體+碳化物組織
不完全等溫退火 加熱840~880℃，保溫3h，720~740℃等溫3h，爐冷至550℃以下出爐空冷 207~241HBS Ac1800~830℃，Ac3920℃。加熱溫度在Ac1~Ac3線之間，在Ar1773℃線以下等溫，改善未溶碳化物組織缺陷，以獲得粒狀珠光體+碳化物組織
淬火 加熱1050~1100℃，保溫，油冷至150~180℃，出油空冷 49~52HRC 加熱時Cr、W、V元素溶入奧氏體中，提高淬透性，改善回火穩定性。未溶的共晶碳化物及W、V元素的碳化物細化晶粒，改善強韌性與耐磨性
 加熱1050~1150℃，保溫，500~600℃硝鹽浴分級3~8min，出浴空冷 55~58HRC 
回火 加熱600~620℃，保溫2h，空冷。二次或二次回火 41~48HRC 較高溫度回火，合金滲碳體及W、V元素的確良碳化物析出并聚集，出現二次硬化。殘余奧氏體轉變為馬氏體，出現二次淬火
下貝氏體等溫淬火 加熱1150℃，350~450℃等溫后油冷至室溫(340~380℃回火) 47~58HRC 獲得下貝氏體+馬氏體+殘余奧氏體組織，改善強韌性，降低淬火應力，減小變形與開裂
調質處理 淬火：加熱1200~1250℃，油冷或分級淬火
回火：加熱720~760℃，空冷
(后續淬火：加熱1100℃，油冷) 57~61HRC
≤345HBS 改善未溶共晶碳化物組織，獲得累小的回火索氏體+細小共碳化物組織，為后續淬火做好組織準備
氣體硫碳氮共滲 加熱550~560℃，保溫2~3h，油冷。滲劑：120~150滴/min  滲劑：采用甲酰胺：乙醇=2.5︰7混合好后，再加入1%(質量分數)的硫脲，氨氣流量0.2m3/h
氣體碳氮共滲 加熱570℃，保溫4h；再升溫600℃，保溫2h。爐冷至250℃出爐空冷或油冷。滲層深0.35mm(氨量500~550L/h，乙醇50~60滴/min) 1017~1090HV0.1 氯化銨為清潔劑，氯化鈣為催化劑
加氧氣體碳氮共滲 加熱570℃，保溫2h；再升溫620℃，保溫2h。爐冷至450℃以下，出爐空冷(氨氣流量0.5~0.6m3/h，壓力0.7MPa，氧氣流量50~80mL/min，壓力0.03MPa)，滲層深0.28mm 891HV0.05 抗咬合性能及耐蝕性優異
固體三元共滲 加熱1050℃，保溫10h，隨爐降至300℃出爐空冷。滲層厚0.08~0.2mm。滲劑：40%鉻粉+20%鋁鐵粉+10%硅鐵粉+29%氧化鋁+1%氯化銨 500~690HV 提高抗高溫氧化性、抗咬合性能、耐磨性、耐蝕性以及表面熱疲勞性能
固體滲鋁 加熱950℃，保溫15h，出爐隨滲箱冷卻至室溫；再加熱至900℃，保溫4h，出爐空冷。滲劑：98%鋁鐵粉+2%氯化銨 386~405HV 提高表面耐蝕性與抗高溫氧化性
液體滲鉻 加熱950℃，保溫4h，油冷。滲劑：15%Cr2O3+12.5%稀土硅鎂+72.5%硼砂 1600HV 滲層厚度：0.005mm。提高表面硬度、耐磨性與耐蝕性
固體硼氮共滲 加熱570℃，保溫3h；再升溫900℃，保溫5h，出爐空冷
淬火溫度1050℃，保溫2h，油冷；回火溫度550~650℃，保溫2h，回火三次 1400~1800HV0.1 滲層厚度：0.075mm。表面為硼化物Fe2B，過渡層為Fe3C，氮的富集區主要是Fe3N
⒋3Cr2W8V鋼的應用
3Cr2W8V鋼常用于制造熱鍛模、熱擠壓模和輕金屬的壓鑄模。工作時自身溫度不宜超過700℃。
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