热挤压模具用钢3Cr2W8V(T20280)-高热强性热作模具钢3Cr2W8V_固溶超细化处理工艺

3Cr2W8V(T20280)
热挤压模具钢
高热强性热作模具钢

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3Cr2W8V钢的特性：
3Cr2W8V钢源自前苏联的3Х2В8Ф，是最早的钨系热作模具钢。3Cr2W8V钢是属于较高热稳定性类热作模具钢，通常用作热挤压模具钢，在我国纳入标准的热作模具钢钢种中含碳量最低的一种。3Cr2W8V钢已纳入国家标准GB1299-2000《合金工具钢》，统一数字代号：T20280。3Cr2W8V钢含有较多的易形成碳化物元素W、Cr，因此有较高的高温力学性能，淬透性较好，截面Φ80mm以下可淬透。3Cr2W8V钢以往应用极为广泛，但是由于该钢的韧度和抗热疲劳性能欠佳，不及铬系热作模具钢4Cr5MoSiVl等，在急热、急冷条件下工作容易出现冷热疲劳裂纹而失效，不宜在急冷、急热条件下工作，现在应用渐少，被新型高性能热作模具钢种替代。如：无锡瀚超销售的国产新型热挤压模具钢HD(4Cr3Mo2NiVNb)、热锻模具钢GR(4Cr3Mo3W4VNb)、铜合金压铸模具及热挤压模具专用钢Y4(4Cr3Mo2MnVNbB)、铝合金压铸模具及热挤压模具专用钢Y10(4Cr5Mo2MnVSi)以及基体钢012Al(5Cr4Mo3SiMnVAl)等。

3Cr2W8V钢的化学成分：

牌号	统一数字代号	序号	钢组	化学成分（质量分数，%）
3Cr2W8V	T20280	4-3	热作模具钢	C	Si	Mn	Cr	W	V	P	S
				0.30~ 0.40	≤0.40	≤0.40	2.20~ 2.70	7.50~ 9.00	0.20~ 0.50	≤0.030	≤0.030
来源	GB1299-2000及《无锡瀚超合金模具钢质量手册》

3Cr2W8V钢的牌号对照：
国外同类型钢号有：美国AISI标准H21；英国BS标准的BH21；德国DIN标准的X30WCrV9-3及W-Nr1.2662；日本JIS标准的SKD5；法国NF标准的30WCrV9；国际ISO标准的30WCrV9。但是3Cr2W8V钢与H21和SKD5相比，含Cr、W、V三主要元素的量偏低而含碳偏高，宜注意。

3Cr2W8V钢的退火工艺：
⑴、锻后一般退火处理：800~820℃保温2~4h，炉冷至600℃以下出炉空冷，硬度207~255HB，组织为珠光体+碳化物。
⑵、锻后等温退火处理：840~880℃保温2~4h，720~740℃保温2~4h，炉冷到550℃以下出炉空冷，退火后硬度≤241HB。

3Cr2W8V钢的淬火及回火工艺：
3Cr2W8V钢的盐浴炉淬火与回火工艺规范如下，淬火温度与硬度的关系见表1，硬度与回火温度的关系见表2，不同回火温度与力学性能的关系见表3。
⑴、一般淬火处理：预热温度800~850℃，盐浴炉加热温度1050~1100℃，20~40℃油冷却，150~180℃出油，空气冷却，淬火后硬度49~52HRC，回火温度600~620℃，回火硬度后40~48 HRC，回火可消除应力，稳定组织与尺寸。
⑵、高温淬火和高温回火：预热温度800~850℃，盐浴炉加热温度1130~1150℃，20~40℃油冷却，150~180℃出油，空气冷却，淬火后硬度50~55HRC，回火温度600~620℃，回火硬度后46~53 HRC，高温淬火和高温回火可以使模具获得高的热强性。
高温淬火可使马氏体合金化程度提高，多用于铜合金和铝合金挤压模、压铸模、压型模等冲击力不大、要求高强性的模具。
⑶、分级淬火：预热温度800~850℃，盐浴炉加热温度1130~1150℃，300~350℃硝盐，分级5~10min，空气冷却，淬火后硬度47~50HRC，回火温度600~620℃，回火硬度后43~48 HRC，分级淬火可以有效防止模具的变形与开裂。
⑷、等温淬火：预热温度800~850℃，盐浴炉加热温度1140~1150℃，350~450℃硝盐，等温30~60min，空气冷却，淬火后硬度≥47HRC，回火温度340~380℃，回火硬度后40~45HRC，等温淬火可以获得贝氏体组织，具有较高的强韧性，高的回火稳定性。
⑸、固溶超细化处理工艺：1200~1250℃加热，热油或沸水冷却，720~780℃高温回火，最后按常规的热处理工艺1100℃加热，淬油。该工艺可获得组织均匀细致、未溶碳化物呈点状、消除了不均匀性的碳化物分布，提高了模具的使用寿命。

表1  3Cr2W8V钢的淬火温度与硬度的关系

淬火温度/℃	950	1050	1100	1150	1200	1250
硬度/HRC	44	49	52	55	56	57

表2  3Cr2W8V钢的硬度与回火温度的关系

淬火温度/℃	回火温度/℃
	20	500	550	600	650	670	700
1050	49	46	47	43	35	32	27
1075	50	47	48	44	36	33	30
1100	52	48	49	45	40	36	32
1150	55	49	53	50	45	40	34
来源	无锡市瀚超特殊钢有限公司《无锡瀚超合金模具钢质量手册》

表3  3Cr2W8V钢的回火温度与力学性能的关系

回火温度/℃	400	450	500	550	600	650
σb/MPa	1800	1800	1800	1760	1620	1270
σ0.2/MPa	1400	1420	1450	1500	1410
ψ/%	36	35.5	35	35.5	38	36
δ5/%	18	14	13	12	8	12

3Cr2W8V钢的应用：
⑴、3Cr2W8V钢可以用于制作高温下高应力但冲击负荷不太大的热作模具凸、凹模，热挤压模的凹模，顶杆、芯棒，平锻机的凸、凹模、镶块、铜合金挤压模、压铸模等。
⑵、3Cr2W8V钢也可用于制造承受较大压应力、弯应力或拉应力的模具等，如反挤压模以及高温下受力的热金属切刀等。
⑶、由于含Cr量低，容易与熔融金属相互作用，3Cr2W8V钢作铝合金压铸模成形零件时没有4Cr5MoSiNl钢好。
⑷、3Cr2W8V钢也可通过渗氮强化表面性能。

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