3603Cr2W8V钢的特性和应用领域

（1）材料的特性

3Cr2W8V钢是莱氏体钢、高热强热作模具钢和常用的压铸模具钢。该钢具有良好的锻造、机械加工和热处理工艺性能，在高温下具有较高的硬度，但其韧性和塑性较差，淬透性中等，截面厚度≤80～100mm时可淬透；此钢相变温度较高，耐热疲劳性良好。具有较低的碳含量，可保证高韧性及良好的导热性，同时含有较多易形成碳化物元素铬、钨。

该钢在1140～1150℃加热后，有P、As、S、Sb等元素在晶界偏聚，使该钢的冲击韧度、断裂韧度下降，容易出现早期脆性断裂。故只有在400℃以下多次回火，或在680℃以上回火，才能予以避免，又能保持热硬性。

该钢在高温回火以后，增加回火次数和保温时间，或在500～600℃长时间进行化学热处理，都会使晶界杂质元素偏聚加剧。采用低温淬火，模具不易脆裂。

该钢在使用前必须进行充分的预热，并应避免喷水冷却，以油、水雾和水内冷却为主。若采用喷水强制冷却，则容易出现早期热疲劳开裂。

高温回火规范适用于小型热锻模块锻坯（厚度＜300mm），以及对旧模进行翻新前的软化处理。

（2）供货状态

退火态，硬度207～255HBW，压痕直径3.8～4.2mm。

（3）化学成分

根据标准GB/T 1299—2000，该钢的化学成分（质量分数）：C0.30%～0.40%、Si≤0.40%、Mn≤0.40%、Cr2.20%～2.70%、W7.50%～9.00%、V0.20%～0.50%、P≤0.030%、S≤0.030%。

（4）参考对应牌号

中国GB标准牌号3Cr2W8V、中国台湾CNS标准牌号SKD5、俄罗斯ГОСТ标准牌号3Х2В8Ψ、法国AFNOR标准牌号Z30WCV9、法国NF标准牌号Z30WCV9、意大利UNI标准牌号X28W09KU/X30WCrV93KU、日本JIS标准牌号SKD5、韩国KS标准牌号STD5、美国ASTM/UNS标准牌号H21/T20821、国际标准化组织（ISO）标准牌号30WCrV9、德国DIN标准牌号X30WCrV93/X30WCrV93KU；德国DIN标准材料编号1.2581、瑞典SS标准牌号2730、英国BS标准牌号BH21（A）。

（5）临界点温度（近似值）

Ac₁=800～830℃、Ac₃=920℃、Ar₁=773℃、Ar₃=838℃、Ms=350℃、Mf=160℃。

（6）热加工规范

钢锭：加热温度1150～1200℃，开始温度1100～1150℃，终止温度850～900℃，热加工后先空冷至700℃，后坑冷或砂冷。

钢坯：加热温度1130～1160℃，开始温度1080～1120℃，终止温度850～900℃，热加工后先空冷至700℃，后坑冷或砂冷。

（7）普通退火规范

退火温度800～820℃，保温2～4h，炉冷至600℃以下出炉空冷，硬度207～255HBW，组织为珠光体+碳化物。

（8）等温退火规范

退火温度840～880℃，保温2～4h，等温温度720～740℃，保温2～4h，炉冷至500℃以下出炉空冷，硬度≤241HBW。

（9）高温回火规范

750～780℃×10～12h。炉冷至＜600℃，出炉空冷。硬度≤241HBW。

（10）冷压毛坯普通软化规范

840～860℃×3～4h，以5℃/h的冷却速度冷至＜600℃，出炉空冷，软化前硬度≤241HBW，软化后硬度≤207HBW。

（11）热压模毛坯生铁屑装箱保护摆动回火规范

（670±10）℃×2h，升温至（720±10）℃×6～8h；再缓冷至（670±10）℃×2h，升温至（720±10）℃×6～8h；再缓冷至（670±10）℃×2h，升温至（720±10）℃×6～8h，再缓冷至≤550℃，出炉空冷，处理后硬度为192HBW，能够顺利冷压成形。

（12）正火+高温回火规范

正火（880±10）℃×5～6h，空冷；高温回火（740±10）℃×2～3h，空冷，处理后硬度为285HBW。该工艺可用来代替退火，缩短了生产周期，便于连续作业。

（13）高温正火+高温退火

高温正火850℃×1h升至1180～1200℃×1.2h，空冷；高温退火720℃×2h，炉冷。

该工艺可消除网状碳化物，是强韧化处理的一种较好的预先热处理方法。

（14）锻造余热快速均匀球化法

在终锻温度下迅速放入沸水中，冷至500～600℃（5～10s）后出水空冷，然后经730℃短时球化退火。

（15）高温固溶淬火快速均匀球化法

将钢件加热到1200℃左右奥氏体化，然后淬入沸水中（或淬油），冷至400～500℃时取出，再经730～750℃短时等温后空冷；再经1220℃×7min加热后油冷，（750±10）℃×2h等温，然后炉冷至550℃出炉空冷。

（16）高温淬火+高温等温快速匀细球化法

1020～1100℃加热均温后，油冷，再重新加热到840～920℃均温后不保温随炉冷却。

（17）退火+去氢退火规范

采用（790±10）℃均温后再保温2h，然后再以≤30℃/h的冷却速度冷却至550℃，再升温进行去氢退火。

该工艺规范可完全避免马氏体的产生，以保证锻件获得粒状或球状珠光体组织，从而避免了裂纹的产生。

（18）返修及翻新模具退火规范

退火温度720～750℃，保温2～4h，空冷。

（19）普通淬火、回火规范

淬火温度1050～1100℃，油冷；回火温度660～680℃，硬度49～52HRC，回火温度600～620℃，硬度40～44HRC。

（20）二次硬化淬火、回火规范

淬火温度1140～1150℃，油冷；回火温度660～680℃，硬度55HRC，回火温度600～620℃，硬度40～44HRC。

（21）高温淬火+高温回火强韧化处理规范

1150℃加热淬火，660～680℃×2～3h回火。

（22）高温淬火+低温回火强韧化处理规范

1100～1150℃加热淬火，620～640℃×2h回火。

该工艺规范适用于在较高温度下工作，要求有较高的热稳定性，但受冲击载荷较小、受热震较轻的模具。

（23）低温淬火规范

580℃×1h预热，升温至800℃×1h，再升至1080～1100℃×50min，预冷至950℃淬入热油（40℃）冷至300～350℃后空冷至150～200℃；再迅速入箱式炉经540℃×4h保温后空冷。

硬度48～51HRC，金相组织：回火马氏体+粒状碳化物+贝氏体。

（24）高温淬火+中温回火规范

1150～1250℃高温淬火，低于500℃中温回火。

该工艺规范可显著提高断裂韧度和强度。

（25）高温调质+较低温度加热等温淬火

1）高温调质：1100～1150℃加热，保温2～2.5h，油冷；680～720℃回火，保温2.5h。(www.xing528.com)

2）等温淬火：830～850℃预热1h，900～950℃保温2h，油冷至200～240℃入炉回火0.5h，出炉空冷；650℃回火2.5h，回火两次。

（26）真空淬火、回火规范

预热温度第一次480～520℃，第二次800～850℃，真空度0.1Pa，淬火温度1050～1100℃，真空度1～10Pa，油或N₂气冷却，回火温度560～580℃，硬度42～47HBC。回火温度600～640℃，硬度39～44.5HBC。

（27）淬火、回火、渗氮规范

预热温度550～600℃，加热温度1050℃，预冷至850℃油冷，在610℃、580℃进行两次回火（结合进行渗氮或氮碳共渗），硬度40～45HBC（渗碳表面硬度56～58HBC）。

（28）气体渗氮和气体氮碳共渗规范

技术要求：硬度＞1000HV，渗层深度0.05～0.01mm。

渗氮温度530～550℃，气体比例：氨气50%，载气（RX气）50%，氨分解率30%～40%，保温时间5h。

可用于压铸模、热锻模、热挤模、温挤模。

（29）循环超细化处理规范

循环超细化处理工艺如图34所示。

图34 3Cr2W8V钢精锻齿形模热处理工艺

（30）预处理+淬火+回火+中间回火规范

1）预处理：（850±5）℃×4min/mm，（1060±5）℃×12s/mm油冷，至150℃出炉空冷，（730±10）℃×2～3h油冷。

2）淬火处理：（500±5）℃×1.5～2.0min/mm，升温至（850±5）℃×15～20min/mm，继续升温至（1100±5）℃×12～15min/mm保温后，预冷至830～850℃油冷，250℃左右进入炉中，（405±5）℃×1.5～2.0h加热，出炉空冷。

3）回火处理：（500±5）℃×2～2.5h×2次。

4）中间回火：（200±5）℃×8～10h，空冷。

（31）固溶超细化处理规范

将锻造毛坯在1200～1250℃加热固溶，使所有碳化物基本溶入奥氏体，然后淬热油或沸水，并立即在720～850℃（模坯件选温度上限，成形模具则选温度下限）进行高温回火或短时间等温球化处理，最终热处理采用常规热处理规范即可。

（32）离子硫碳氮共渗规范

离子硫碳氮共渗在HLD—50型离子氮化炉中进行，氨气和酒精与二硫化碳混合气为渗剂。酒精和二硫化碳之比为2∶1，氨和混合气通入量之比为20∶1～25∶1，炉内负压吸入。

先通NH₃500L/h，渗氮520～540℃×2～3h，然后通入CS₂+C₂H₅OH（2∶1）混合气20L/h，NH₃500L/h，共渗1h，渗层厚度0.18～0.20mm，化合物层15μm，表面硬度500～600HV0.1，经3号砂纸研磨后硬度达1000～1500HV0.1。

（33）典型应用举例

1）用于制作锻坯尺寸（ϕ50mm+ϕ100mm）×200mm的台阶式坯料，被锻工件材料为Cr18Ni10，该平锻凹模的使用寿命为1000次。

2）用于制作热挤压凹模，当硬度为45～50HRC时，易出现早期断裂，使用寿命不高；当硬度为38～40HRC时，不易出现早期断裂，平均使用寿命明显提高。

3）广泛用于温度在600～650℃区间服役的压铸模凸模、凹模或镶件，建议选用硬度48～52HRC。

4）采用该钢在锻造热强钢锻件时，可代替5CrMnMo钢，将模具使用寿命由原来不足200件，提高到1000件左右。

5）该钢制作的模具，采用气体渗碳炉或固体渗碳剂保护加热淬火，易造成表面脱碳层，厚度为0.5～2.0mm，碳的质量分数可达到0.7%～1.0%，容易出现导致早期热疲劳龟裂。冷作模具出现表面增碳以后，主要出现崩刃、脆断等失效形式。

6）可用于型腔镶块材料、型芯材料。

①用于锌合金ZZnAl4-1、ZZnAl4-0.5、ZZnAl4时选用淬火硬度为40～48HRC。

②用于铝合金ZL101～ZL105、ZL301、ZL302、ZL401、镁合金ZM5时选用淬火硬度为40～46HRC。

③用于锌合金、铝合金、镁合金、铜合金材料的压铸，推杆材料3Cr2W8V，选用淬火硬度为45～50HRC。

7）用于制作高温、高应力但不受冲击载荷的凸模、凹模，如平锻机上的凹凸模、镶块，铜合金挤压模、压铸用模具。

8）可用作高温下工作的热剪切刀等。

9）该钢用于制作轴承套圈毛坯（ϕ31～ϕ33mm）热镦锻冲头，80～100次/min高速镦锻机，工作服役期间对冲头进行喷水冷却。冲头硬度50HRC，使用寿命为15000次，较4Cr5MoSiV钢少。

10）扭杆热锻模经高温固溶淬火快速均匀球化法及传统淬回火后，上冲头平均使用寿命从3000次提高到9000次，下模也从5000次提高到6500次。

11）铝合金压铸模经（1070±10）℃加热后油冷，860℃均温后炉冷的高温淬火+高温等温快速匀细球化法处理后，再经真空淬火和离子氮碳共渗复合处理，使用寿命可达38万件。

12）汽车半轴套管模具经高温正火+高温退火+淬火+预冷+回火处理，硬度为38～39HRC，金相组织为回火索氏体，模具使用寿命由原来的200件提高至3500件以上。

13）大力钳采用高温淬火（1100～1150℃）+不回火工艺，或者低温淬火（1000℃盐浴炉加热，油冷），200℃×3h低温回火，硬度44～45HRC，可消除由于磷、砷等杂质元素引起的晶界黑色网络。低温淬火模具使用寿命3500件，高温淬火模具可达10000件。

14）3Cr2W8V钢制作的M6～M27六方螺母热冲压模和冲芯、齿轮胎模，采用高温淬火+高温回火强韧化工艺后，使用寿命提高2～3倍。

15）链条销轴热锻模经1100℃高温淬火+620～640℃低温回火强韧化处理，使用寿命从500～2000件提高到7000～10000件。

16）打火石压模采用1100℃加热，油冷，600℃井式炉回火，模具使用寿命由2500～3000次提高到5200～6500次。

17）无缝钢管穿孔顶头热锻成形模，采用（1010±10）℃加热，油冷，600℃×1h×3次回火，使用寿命从200件提高到700件。

18）自行车飞轮模具，在300t摩擦压力机上使用，过去损坏形式为一条穿透裂缝。后改用低温淬火+回火，硬度为48～51HRC，模具总使用寿命由原来1万件提高到4万～6万件。

19）3Cr2W8V钢曲柄热成形模经强韧化处理后，平均使用寿命9000件，提高一倍左右。

20）3Cr2W8V钢热冲孔冲头，经等温淬火+回火后，硬度46～48HRC，金相组织为回火马氏体加细小碳化物。模具平均使用寿命由原来的200～350次，提高到1500～2200次。

21）3Cr2W8V钢大截面热挤压模具（80～10mm之间）经等温淬火处理后，回火硬度48～50HRC，心部组织为马氏体+下贝氏体的混合组织，模具使用寿命为3000件，提高了2倍以上。

22）3Cr2W8V钢尖嘴钳热锻模（尺寸75mm×75mm×105mm）下贝氏体等温淬火后，再经360℃×4h定型处理，模具使用寿命由原来的4000件提高到20000件。

23）3Cr2W8V钢铝挤压模经高温淬火+中温回火处理，使模具使用寿命提高1～3倍。

24）汽车后桥半轴法兰盘成形模采用不完全淬火，淬火温度比Ac_cm低200℃，使碳化物不能全部溶解，合金元素不能全部溶入奥氏体中，在降低强度的同时增加了塑性和热疲劳性能，摆碾模具使用寿命从1200余根提高到4000余根半轴。

25）圆锥齿轮精锻模采用强韧化处理后，模具消耗量减少了2/3。

26）3Cr2W8V钢气门嘴热挤压模经气体碳氮共渗后，其使用寿命由原来的1万件提高到2万件～3万件。

27）拉杆热锻模经1180℃加热淬火，580℃×11.5h×2次和600℃×4h×2次回火，600℃×4h气体氮碳共渗处理后，模具使用寿命从1万～1.4万件提高到4.13万件。

28）盂形件热挤压冲头经1150℃加热淬火，680℃×2h×2次回火，570℃×3h气体氮碳共渗处理，渗剂为甲酰胺+10%（质量分数）尿素，模具平均使用寿命从56件提高到420件。

29）铝合金热挤压模具采用常规淬火工艺，以及离子硫碳氮共渗后，挤压铝锭数从原来的30～40根提高到200～450根。

30）3Cr2W8V钢铝合金压铸模，采用（质量分数）Na₂B₄O₇（40%～60%）+K₂B₄O₇（8%～10%）+NaF8%+KOH8%+NaOH（适量）+适量填充剂组成的盐浴。560～580℃×5h，3000A/m²的电流密度，渗硼层厚度可达10μm，硬度1580HV。在挤压6063合金时，使用寿命比淬火渗氮的模具可分别提高4.5倍和2.5倍。

31）3Cr2W8V钢黄铜料坯热挤压模（100t压力机热挤）采用固体渗硼，渗剂成分（质量分数）：硼铁10%+氟硼酸钾5%+碳酸氢铵5%+三氧化二铝80%。850℃×6h，开箱直接淬火；650℃×2h回火。硬度1400～1700HV，Fe₂B单相组织。模具使用寿命提高3～4倍，最高可达1万件。

32）经固溶超细化处理+淬火+回火处理的模具，组织非常致密，未溶碳化物呈点状，碳化物不均匀性分布基本消除，模具使用寿命成倍提高。