（1）材料的特性
CrWMn钢是合金工具钢，油淬低变形冷作模具钢。该钢耐磨性好，由于加入质量分数为1.20%～1.60%的钨，形成碳化物，所以在淬火和低温回火后具有一定的硬度和耐磨性。钨有助于保持细小晶粒，从而使钢具有较好的韧性。该钢对形成网状碳化物比较敏感，而且这种网状碳化物使工具刃部有剥落的危险。
虽然该钢的强度、硬度、韧性均超过碳素工具钢，但因碳化物偏析，具有淬火易开裂、磨削开裂等缺陷，使其淬断倾向大于碳素工具钢，应用范围呈现缩减趋势。该钢的淬透性和耐磨性及淬火后的硬度比铬钢及铬硅钢高，且韧性较好，淬火后的变形比CrMn钢更小，缺点是形成碳化物网状程度严重。
应减少或避免明显的带状碳化物组织或者液析等组织缺陷，在钢厂通常对钢锭采取高温扩散退火，而在加工厂则主要通过采取多向反复锻打，通过提高足够大的锻造比来解决。如果停锻温度过低，在碳化物析出的700～800℃温度区间施加过大的变形量，也会造成新的带状偏析组织。正火后可消除网状碳化物组织。
球化完全的最低加热温度为780℃，出现片状碳化物的加热温度为840℃。该钢淬透性波动较大，如临界淬透直径Dc（油）=12～70mm。这与W含量高的退火组织中碳化物的稳定性有关。
模具型腔油冷淬火后趋于收缩，平面易于凸起，翘曲倾向突出；分级淬火后型腔内孔趋于胀大，但翘曲倾向明显减小。油淬淬硬深度≤60mm。在250℃附近，呈现轻微的回火脆性效应，使冲击韧度下降幅度＜15%，磨削表面易于形成高达500～800MPa的张应力，损害模具的强韧性。
该钢受热软化温度为280℃。表面脱碳层会明显地加剧钢的淬裂和磨裂敏感倾向。
高碳钢冷作模具淬火温度越低，奥氏体固溶碳含量也越低，Ms温度越高，低碳马氏体数量越多。因此模具具有较高的耐磨性和强韧性，变形和开裂的几率很小。
经低碳马氏体强韧化工艺处理后，模具在使用中不易发生崩刃及断裂现象，显示出有极高的断裂抗力。
（2）供货状态
供货品种热轧材、锻材、冷拉材、冷拉钢丝、银亮钢丝、热轧钢板和冷轧钢板。
退火态，硬度207～255HBW。
（3）化学成分
根据标准GB 1299—2000，该钢的化学成分（质量分数）：C0.90%～1.05%、Si≤0.40%、Mn0.80%～1.10%、Cr0.90%～1.20%、Mo1.20%～1.60%、P≤0.030%、S≤0.030%。
（4）参考牌号对照
中国GB/YB标准牌号CrWMn、中国台湾CNS标准牌号SKS31、日本JIS标准牌号SKS31、韩国KS标准牌号STS31、国际标准化组织（ISO）标准牌号105WCr1、德国DIN标准牌号105WCr6、德国DIN标准材料编号1.2419、法国NF标准牌号2212/90MCW5、俄罗斯ГОСТ标准牌号9ХFГ。
（5）临界点温度（近似值）
Ac1=750℃、Ar1=710℃、Accm=940℃。
（6）普通淬火、回火规范
淬火温度830～850℃，回火温度180～200℃，回火硬度58～60HRC。
（7）低温正火规范
正火温度930～950℃，保温时间：盐浴炉25～30s/mm，空气炉70～90s/mm，空冷，硬度388～514HBW。
（8）高温正火规范
正火温度970～990℃，保温时间：盐浴炉25～30s/mm，空气炉70～90s/mm，空冷，硬度388～514HBW。
（9）等温球化退火规范
770～790℃×2～4h，炉冷，680～700℃×4～6h，以30℃/h冷速炉冷到500～600℃，出炉空冷。硬度207～255HBW。
（10）成批等温球化退火规范
790～810℃×2～3h，700～720℃×3～4h，硬度≤241HBW，珠光体组织2～5级，网状碳化物等级≤2级。
（11）冷压毛坯普通软化规范
软化温度（820±10）℃，保温时间3～4h，以5℃/h的冷却速度，冷至≤650℃，出炉空冷。
（12）冷压毛坯等温球化软化规范
（820±10）℃×3～4h，（720±10）℃×6～8h，再缓冷至≤600℃，出炉空冷。
处理前硬度≤255HBW，处理后硬度≤207HBW。
（13）调质规范
淬火温度840～860℃，回火温度660～680℃，调质后硬度207～229HBW。
（14）返修及翻新模具退火规范
退火温度650～700℃，加热时间1～3h，空冷。
（15）普通淬火、回火规范
1）淬火温度820～840℃，油冷，硬度62～65HRC，回火温度140～160℃，回火硬度62～65HRC。
2）淬火温度830～850℃，油冷，硬度62～64HRC，回火温度170～200℃，回火硬度60～62HRC。
3）淬火温度800～830℃，油冷，硬度≥62HRC，回火温度160～200℃或250～300℃。
（16）小凸模低碳马氏体强韧化处理规范
700℃×10min预热，790℃×3～4min盐浴炉加热，在180℃石腊中等温15min后，出炉空冷，硬度为59～61HRC。
经200℃×2h回火后，硬度为58～60HRC。
（17）薄壁模具热处理
经500～550℃×2min/mm预热，（830±10）℃×30s/mm加热，预冷至760℃左右空冷，在油中冷至200℃左右立即回火，（200±10）℃×1h回火。
对于不对称模具薄壁处包铁皮、销钉孔塞石棉、型孔尺寸大于模壁厚度或模壁厚度较薄则模具四周包铁皮等情况，铁皮下面应垫一层石棉板。
（18）薄厚不均的凸凹模热处理
经500～550℃×2min/mm预热，830×30s/mm加热，于160～200℃×2～6min等温后空冷，（200±10）℃×1h回火，硝盐分级后型孔填满石棉绳后空冷。
（19）槽蹄型哈夫块模具热处理
经500～550℃×2min/mm预热，（830±10）℃×30s/mm加热，在310℃×60min硝盐等温后空冷，硬度45～50HRC；在260℃×60min硝盐等温后空冷，硬度50～55HRC。
（20）带大凹槽模具热处理
经500×60min预热，840℃×30s/mm加热，在250℃×4min硝盐等温后空冷，在250℃×90min回火，模具四周5mm以内硬度60HRC，其余部分47HRC，模具变形微小。
（21）超细化处理
1000℃固溶处理，随即在400℃等温，再经790℃淬火、回火。当回火温度为200℃时，碳化物颗粒平均尺寸为0.1μm，回火温度为400℃时，碳化物颗粒平均尺寸为0.2μm，粒度和分布都比较均匀，晶粒细化达10级。
（22）固溶和循环处理工艺
CrWMn冷作模具钢固溶和循环处理工艺如图4所示。
图4 CrWMn冷作模具钢固溶和循环处理工艺
经常规等温球化+淬火+低温回火后，晶粒度为10级，硬度59～62HRC，而采用高温固溶与三次循环淬火、三次循环退火，可细化奥氏体晶粒，达到12～13级。
（23）小模具低碳马氏体强韧化处理规范
700℃×10min预热，790℃×3～4min盐浴炉中加热，在180℃石蜡中等温15min，空冷，硬度59～61HRC，200℃×2h回火，硬度58～60HRC。
（24）微细球化强化处理
固溶微细球化1050℃×0.5h，300℃×0.5h等温，800℃×1h空冷，700℃×4h保温，860℃保温，260℃×1h回火，获得体积分数为50%贝氏体+马氏体。
该工艺是一种以提高强度为主的强韧化方法。
（25）激光热处理
设备：JCS—033数控激光淬火机床，GJ—Ⅰ型CO2激光器。
先整体预热至120℃左右，用三头螺旋线方式淬火，表面涂1005G吸收层，各淬火条的搭接量为0.6mm，激光输出功率1kW，淬火线速度1600mm/min，淬完一条，待工件冷却到室温再淬下一条的间隙式淬火。也可采用将工件整体预热至120～150℃后，立即进行激光马氏体等温淬火的工艺。淬火过程中，要把零件的表面温度控制在100℃左右。
（26）真空热处理
CrWMn钢滚丝轮处理工艺如图5所示。
图4 CrWMn冷作模具钢固溶和循环处理工艺
经常规等温球化+淬火+低温回火后，晶粒度为10级，硬度59～62HRC，而采用高温固溶与三次循环淬火、三次循环退火，可细化奥氏体晶粒，达到12～13级。
（23）小模具低碳马氏体强韧化处理规范
700℃×10min预热，790℃×3～4min盐浴炉中加热，在180℃石蜡中等温15min，空冷，硬度59～61HRC，200℃×2h回火，硬度58～60HRC。(www.xing528.com)
（24）微细球化强化处理
固溶微细球化1050℃×0.5h，300℃×0.5h等温，800℃×1h空冷，700℃×4h保温，860℃保温，260℃×1h回火，获得体积分数为50%贝氏体+马氏体。
该工艺是一种以提高强度为主的强韧化方法。
（25）激光热处理
设备：JCS—033数控激光淬火机床，GJ—Ⅰ型CO2激光器。
先整体预热至120℃左右，用三头螺旋线方式淬火，表面涂1005G吸收层，各淬火条的搭接量为0.6mm，激光输出功率1kW，淬火线速度1600mm/min，淬完一条，待工件冷却到室温再淬下一条的间隙式淬火。也可采用将工件整体预热至120～150℃后，立即进行激光马氏体等温淬火的工艺。淬火过程中，要把零件的表面温度控制在100℃左右。
（26）真空热处理
CrWMn钢滚丝轮处理工艺如图5所示。
图5 CrWMn钢滚丝轮处理工艺
（27）循环热处理
CrWMn钢循环热处理工艺如图6所示。
（28）氮碳共渗+等温淬火复合强化
渗剂成分（质量分数）：木炭70%+黄血盐30%。
600℃×4h固体氮碳共渗；升温至840℃均温后取出开箱，将工件移入220℃热浴中等温1.5h，空冷，160℃×2h回火。
（29）金属板-硝盐浴等温淬火
去应力退火：（650±10）℃×1～2h，空冷或炉冷（600±10）℃×1～2h预热，（860±10）℃加热（用铁屑、木炭装箱保护，在模具上下分别铺有石棉板和除锌铁丝网），加热时间应根据有效厚度确定，如表1所示。
考虑到装箱大小和保护剂层的厚度，应适当延长保温时间30～40min。
图5 CrWMn钢滚丝轮处理工艺
（27）循环热处理
CrWMn钢循环热处理工艺如图6所示。
（28）氮碳共渗+等温淬火复合强化
渗剂成分（质量分数）：木炭70%+黄血盐30%。
600℃×4h固体氮碳共渗；升温至840℃均温后取出开箱，将工件移入220℃热浴中等温1.5h，空冷，160℃×2h回火。
（29）金属板-硝盐浴等温淬火
去应力退火：（650±10）℃×1～2h，空冷或炉冷（600±10）℃×1～2h预热，（860±10）℃加热（用铁屑、木炭装箱保护，在模具上下分别铺有石棉板和除锌铁丝网），加热时间应根据有效厚度确定，如表1所示。
考虑到装箱大小和保护剂层的厚度，应适当延长保温时间30～40min。
图6 CrWMn钢循环热处理工艺
表1 CrWMn钢模具厚度和加热时间的关系
图6 CrWMn钢循环热处理工艺
表1 CrWMn钢模具厚度和加热时间的关系
出炉后在金属板（铜板有效厚度与金属板上模具有效厚度之比为1∶1或2∶1，如400mm×400mm×80mm）上冷却，停留时间按10～15mm/min计算，至450～500℃转入硝盐炉等温，即模具颜色从红色刚一转到黑色后稍停留一会儿，就马上转入硝盐槽中，温度约为300～500℃。模具在硝盐槽中等温温度可根据硬度要求确定，如表2所示。
表2 硝盐等温温度与硬度要求的关系
出炉后在金属板（铜板有效厚度与金属板上模具有效厚度之比为1∶1或2∶1，如400mm×400mm×80mm）上冷却，停留时间按10～15mm/min计算，至450～500℃转入硝盐炉等温，即模具颜色从红色刚一转到黑色后稍停留一会儿，就马上转入硝盐槽中，温度约为300～500℃。模具在硝盐槽中等温温度可根据硬度要求确定，如表2所示。
表2 硝盐等温温度与硬度要求的关系
（30）典型应用举例
1）该钢广泛应用于加工薄钢板，是非铁金属的轻载、复杂形状冷冲模的基本材料，尤其是钟表、仪器、玩具、食品工业等领域。对冲制奥氏体钢板、硅钢片、高强度钢板效果不理想。
2）该钢可用于制作料厚度＜1mm的冲裁模具复杂形状的凸模、凹模、镶块，以及一般拉深模的凸凹模。制作凸模时建议硬度58～62HRC，制作凹模时建议硬度60～64HRC。
3）用于弯曲模中要求高耐磨、形状复杂的凸模、凹模、镶块，制作凸模时建议硬度58～62HRC，制作凹模时建议硬度60～64HRC。
4）用于铝件冷挤压模的凸模、凹模，制作凸模时建议硬度60～62HRC，制作凹模时建议硬度62～64HRC。
5）用于铜件冷挤压模凹模和钢件冷挤压凸模、凹模，建议硬度62～64HRC。
6）经锻造成形后，可用于制作在100kN以上的压力机上使用的大型胶木模套，通常将钢的硬度提高到50～55HRC。但应减少或避免明显的带状碳化物组织或者液析等组织缺陷。
7）一般用该钢制作生产手表用的小型凸模，经常规热处理后模具的使用寿命为0.1万～1万次，破损形式多为局部崩刃或整个头部断裂。经低碳马氏体强韧化工艺处理后，模具的刃磨使用寿命可达1万～2万次，总使用寿命可达10万～20万次。
8）可用于制作冷冲、冷挤模具以及形状复杂的高精度冲模等。
9）多用于制作变形小、长而形状复杂的切削刀具，如拉刀、长丝锥、长铰刀、专用铣刀。
10）对小模具采用低碳马氏体强韧化，具有较高的裂纹抗扩展能力，刃磨一次可冲1万～2万件，总使用寿命10万～20万次。
11）循环热处理工艺用于冷作模具能提高模具的使用寿命3～4倍。
12）对冷冲模进行普通淬火后使用寿命2000～4000件；氮碳共渗淬火后1万件，而氮碳共渗+等温淬火复合强化后达到8.4万件。
13）滚丝轮原采用氰盐淬火，每副滚丝轮使用寿命20万件，且会产生污染，现改为真空热处理后，每副使用寿命高达100万件以上，提高4倍多。
14）CrWMn钢模套，形状较大。按等温淬火处理，胀大量达0.2mm。采用600℃头烧后，于870℃×2h加热，金属板压冷13min后空冷到室温，硬度58HRC，350℃×90min回火硬度53～55HRC，变形量±0.02mm。
15）主要用于制作尺寸较大、形状较复杂和精度较高的塑料模。
16）用于整体淬硬型塑料模具钢型芯、凸模、型腔板、镶件。
17）淬硬至46～52HRC，可用于热固性塑料模具，小型芯、镶件等。
18）用于热固性塑料成型模，要求高耐磨、高强度的模具。
（30）典型应用举例
1）该钢广泛应用于加工薄钢板，是非铁金属的轻载、复杂形状冷冲模的基本材料，尤其是钟表、仪器、玩具、食品工业等领域。对冲制奥氏体钢板、硅钢片、高强度钢板效果不理想。
2）该钢可用于制作料厚度＜1mm的冲裁模具复杂形状的凸模、凹模、镶块，以及一般拉深模的凸凹模。制作凸模时建议硬度58～62HRC，制作凹模时建议硬度60～64HRC。
3）用于弯曲模中要求高耐磨、形状复杂的凸模、凹模、镶块，制作凸模时建议硬度58～62HRC，制作凹模时建议硬度60～64HRC。
4）用于铝件冷挤压模的凸模、凹模，制作凸模时建议硬度60～62HRC，制作凹模时建议硬度62～64HRC。
5）用于铜件冷挤压模凹模和钢件冷挤压凸模、凹模，建议硬度62～64HRC。
6）经锻造成形后，可用于制作在100kN以上的压力机上使用的大型胶木模套，通常将钢的硬度提高到50～55HRC。但应减少或避免明显的带状碳化物组织或者液析等组织缺陷。
7）一般用该钢制作生产手表用的小型凸模，经常规热处理后模具的使用寿命为0.1万～1万次，破损形式多为局部崩刃或整个头部断裂。经低碳马氏体强韧化工艺处理后，模具的刃磨使用寿命可达1万～2万次，总使用寿命可达10万～20万次。
8）可用于制作冷冲、冷挤模具以及形状复杂的高精度冲模等。
9）多用于制作变形小、长而形状复杂的切削刀具，如拉刀、长丝锥、长铰刀、专用铣刀。
10）对小模具采用低碳马氏体强韧化，具有较高的裂纹抗扩展能力，刃磨一次可冲1万～2万件，总使用寿命10万～20万次。
11）循环热处理工艺用于冷作模具能提高模具的使用寿命3～4倍。
12）对冷冲模进行普通淬火后使用寿命2000～4000件；氮碳共渗淬火后1万件，而氮碳共渗+等温淬火复合强化后达到8.4万件。
13）滚丝轮原采用氰盐淬火，每副滚丝轮使用寿命20万件，且会产生污染，现改为真空热处理后，每副使用寿命高达100万件以上，提高4倍多。
14）CrWMn钢模套，形状较大。按等温淬火处理，胀大量达0.2mm。采用600℃头烧后，于870℃×2h加热，金属板压冷13min后空冷到室温，硬度58HRC，350℃×90min回火硬度53～55HRC，变形量±0.02mm。
15）主要用于制作尺寸较大、形状较复杂和精度较高的塑料模。
16）用于整体淬硬型塑料模具钢型芯、凸模、型腔板、镶件。
17）淬硬至46～52HRC，可用于热固性塑料模具，小型芯、镶件等。
18）用于热固性塑料成型模，要求高耐磨、高强度的模具。
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