（1）材料的特性
GCr15钢是应用最广泛的高碳铬滚动轴承钢、低合金冷作模具钢，是一种综合性能最佳的水、油淬火通用的冷作模具钢。导柱导套用球化退火轴承钢合金含量较少，经过淬火加回火后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。该钢冷加工塑性中等，可加工性一般，塑性和韧性尚好，焊接性差，对形成白点敏感性大。
用于制作承受负载较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件。水淬时有形成裂纹的倾向，形状复杂的零件应在热水或油中淬火，焊接性差。
该钢油淬尺寸30～35mm。轴承用钢一般不建议进行锻造。回火脆性温度为200～250℃。
（2）供货状态
退火态，硬度≤197HBW。
（3）化学成分
根据标准GB/T 18254—2002，该钢的化学成分（质量分数）C0.95%～1.05%、Si0.15%～0.35%、Mn0.25%～0.45%、Cr1.4%～1.65%、Cu≤0.20%、S≤0.020%。
（4）参考对应牌号
中国GB标准牌号GCr15、美国ASTM标准牌号E52100、日本JIS标准牌号SUJ2、瑞典标准牌号SKF3、德国DIN标准牌号100Cr6。
（5）临界点温度（近似值）
Ac1=745℃、Ar1=700℃。
（6）普通退火规范
退火温度790～810℃，炉冷至650℃，出炉空冷，硬度170～207HBW。
（7）正火规范
正火温度900～920℃，保温时间：盐浴炉25～30s/mm，空气炉70～90s/mm，空冷，硬度270～390HBW。
（8）球化退火规范
退火温度780～800℃，保温2～4h，再以30℃/h的冷速炉冷到500～600℃，出炉空冷。等温温度700～720℃，等温4～6h，炉冷到500～600℃，出炉空冷，硬度179～207HBW。
（9）等温退火
退火温度790～810℃，保温2～4h，等温温度710～720℃，空冷，硬度207～229HBW。
（10）高温回火
回火温度650～700℃，空冷，硬度229～285HBW。
（11）返修及翻新模具退火规范
退火温度650～700℃，保温1～3h，空冷。
（12）普通淬火、回火规范
淬火温度830～860℃，油冷，硬度62～66HRC，回火温度150～180℃，硬度61～66HRC。
（13）高温淬火回火规范
淬火温度900～920℃，油冷，回火温度180℃，油浴冷却。
（14）双介质淬火规范
（860±10）℃×1.5～2h加热，先预冷40～60s，夏季取上限，冬季取下限，在模具棱角处冷到650～700℃时迅速淬入w（NaCl）为7%水溶液中。水冷时间按0.5～0.67s/mm计算。
出水后再空冷15s左右，然后淬入20号机油冷至160℃出油，（200±10）℃×3～3.5h回火。模具硬度≥55HRC。
（15）球化退火+淬火+二次回火规范
该工艺就是在原工艺的基础上再增加二次回火，如图13所示。二次回火后，硬度一定要控制在58～60HRC。
图13 球化退火+淬火+二次回火工艺
该工艺用于小型轴承滚子冷冲模具，使用寿命可达上千件，大大降低了成本，经济效益显著提高。
（16）碱液分级淬火、低高温回火
550～600℃预热10～15min，840～860℃加热（加热系数按30s/mm计），160～190℃×2～3min碱浴分级淬火，150～160℃×2h回火，300～350℃×1h回火。
冲模使用寿命提高10倍。
（17）高温固溶和循环加热淬火双细化工艺规范
根据冷冲模需要，采用盐浴炉进行高温固溶和循环加热淬火双细化工艺，在不降低强度和耐磨性的情况下，提高模具韧性。
高温固溶和循环加热淬火双细化工艺如图14所示。
图13 球化退火+淬火+二次回火工艺
该工艺用于小型轴承滚子冷冲模具，使用寿命可达上千件，大大降低了成本，经济效益显著提高。
（16）碱液分级淬火、低高温回火
550～600℃预热10～15min，840～860℃加热（加热系数按30s/mm计），160～190℃×2～3min碱浴分级淬火，150～160℃×2h回火，300～350℃×1h回火。
冲模使用寿命提高10倍。
（17）高温固溶和循环加热淬火双细化工艺规范
根据冷冲模需要，采用盐浴炉进行高温固溶和循环加热淬火双细化工艺，在不降低强度和耐磨性的情况下，提高模具韧性。
高温固溶和循环加热淬火双细化工艺如图14所示。(www.xing528.com)
图14 高温固溶和循环加热淬火双细化工艺
（18）碳氮共渗规范
加热温度820～830℃，共渗时间1.5～3h。油冷，深冷处理温度-70～-60℃。回火温度150～160℃，空冷，硬度67HRC。
（19）稀土钒硼共渗+淬火工艺
950℃×4h稀土钒硼共渗，炉冷至845℃（按1min/mm加热保温），预冷至800～820℃后淬油，160℃×1.5h×2次回火。
（20）盐浴渗钒工艺
盐浴主要成分：V2O5和Al粉。
950℃×3h渗钒淬火+180℃×2h回火，渗层深度由表至里依次是白亮层（厚度14μm）、过渡层。表面硬度为3150～3690HV0.1（渗硼层硬度仅为1200～1510HV0.1）。
（21）激光热处理规范
采用500WCO2激光器淬火，功率密度0.3×104W/cm2，离焦量3mm，扫描速度50mm/s，激光处理前工件经磷酸盐磷化处理。
（22）典型应用举例
1）该钢用于冲裁模，要求高耐磨的凸、凹模，制作凸模时要求硬度60～62HRC，制作凹模时要求硬度62～64HRC。
2）用于开口模整体模块：轻载荷、较大尺寸，表面硬度＞62HRC，心部硬度＜55HRC。
3）用于嵌镶模块模套：重载荷、形状复杂的大中型模具，批量生产钢球、滚子的冷镦模。
4）导柱导套用钢。
5）经高温固溶和循环加热淬火双细化工艺处理的GCr15冷冲头使用寿命从原常规热处理工艺的2000件提高到14000件。
6）GCr15钢采用高温淬火工艺，用于粉末冶金压模，使用寿命由原来的3500～5000件提高到7200～9000件。
7）用于GCr15钢挤切模，经稀土钒硼共渗、淬火工艺处理后，模具使用寿命提高3～7倍。
8）GCr15钢耐火砖模具经双介质淬火工艺处理后，模具使用寿命大幅提高。
9）GCr15钢冷冲模经激光处理后，使用寿命由原来普通热处理的800～1000件提高到11200～16000件。
10）GCr15钢无缝钢管冷拔模具经渗钒处理后，抗咬合性和耐磨性显著提高，连续拉拔管由原来的100m增加至400m。
11）可用于淬硬型塑料模具钢。
12）用于热固性塑料成型模，要求高耐磨、高强度的模具。
13）用于模具导柱、导套。
图14 高温固溶和循环加热淬火双细化工艺
（18）碳氮共渗规范
加热温度820～830℃，共渗时间1.5～3h。油冷，深冷处理温度-70～-60℃。回火温度150～160℃，空冷，硬度67HRC。
（19）稀土钒硼共渗+淬火工艺
950℃×4h稀土钒硼共渗，炉冷至845℃（按1min/mm加热保温），预冷至800～820℃后淬油，160℃×1.5h×2次回火。
（20）盐浴渗钒工艺
盐浴主要成分：V2O5和Al粉。
950℃×3h渗钒淬火+180℃×2h回火，渗层深度由表至里依次是白亮层（厚度14μm）、过渡层。表面硬度为3150～3690HV0.1（渗硼层硬度仅为1200～1510HV0.1）。
（21）激光热处理规范
采用500WCO2激光器淬火，功率密度0.3×104W/cm2，离焦量3mm，扫描速度50mm/s，激光处理前工件经磷酸盐磷化处理。
（22）典型应用举例
1）该钢用于冲裁模，要求高耐磨的凸、凹模，制作凸模时要求硬度60～62HRC，制作凹模时要求硬度62～64HRC。
2）用于开口模整体模块：轻载荷、较大尺寸，表面硬度＞62HRC，心部硬度＜55HRC。
3）用于嵌镶模块模套：重载荷、形状复杂的大中型模具，批量生产钢球、滚子的冷镦模。
4）导柱导套用钢。
5）经高温固溶和循环加热淬火双细化工艺处理的GCr15冷冲头使用寿命从原常规热处理工艺的2000件提高到14000件。
6）GCr15钢采用高温淬火工艺，用于粉末冶金压模，使用寿命由原来的3500～5000件提高到7200～9000件。
7）用于GCr15钢挤切模，经稀土钒硼共渗、淬火工艺处理后，模具使用寿命提高3～7倍。
8）GCr15钢耐火砖模具经双介质淬火工艺处理后，模具使用寿命大幅提高。
9）GCr15钢冷冲模经激光处理后，使用寿命由原来普通热处理的800～1000件提高到11200～16000件。
10）GCr15钢无缝钢管冷拔模具经渗钒处理后，抗咬合性和耐磨性显著提高，连续拉拔管由原来的100m增加至400m。
11）可用于淬硬型塑料模具钢。
12）用于热固性塑料成型模，要求高耐磨、高强度的模具。
13）用于模具导柱、导套。
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