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W18Cr4V钢为W系高速钢,是在T8A钢的基础上主要加入W、Cr、V元素形成的,W18Cr4V钢常用来制造高速切削刀具,也可以用来制造冷作模具。
⒈W18Cr4V钢的特性
⑴、由于W18Cr4V钢中加入大量W、Cr、V元素,使Fe-C相图中的ES线上升并左移,所以钢中出现大量的共晶莱氏体碳化物,其组织形态有 布直接影响钢的性能及使用。故W18Cr4V钢需经反复锻造加工,使其组织中出现的铸态鱼骨状共晶碳化物碎裂成细小的碳化物颗粒,并呈弥散分布,才能使用。
⑵、W18Cr4V钢中加入Cr元素,主要是提高钢的淬透性,固溶于基体强化基体组织,并改善钢的回火稳定性;同时形成Cr的碳化物作为钢中的强化相。
⑶、W18Cr4V钢中加入W、V元素主要是形成碳化物,作为钢中的强化相,提高钢的强度、硬芳与耐磨性;同时细化晶粒,改善钢的韧性。尤其是V元素细化晶粒作用较强。
⑷、W18Cr4V钢在奥氏体化时,W、V元素可随时其碳化物少量地固溶于奥氏体中,进一步提高钢的淬透性,同时冷却后存在于基体组织中,强化基体组织和提高钢的回火稳定性。
⑸、W18Cr4V钢中加入大量的C、W、Cr、V元素,会使MS线(马氏体相变开始点)下移,淬火后组织中存在大量的残余奥氏体,在经回火冷却时会转变成马氏体,即出现二次淬火现象。而淬火组织中的马氏体因溶有大量的W、Cr、V元素,使其保持相当稳定。在270℃回火时才有碳化物ε相析出,至400℃,碳化物ε转变为Fe3C相并进行聚集,此时马氏体硬度下降。回火温度升至400℃以上,开始生成特殊碳化物,400℃至500℃,主要析出铬的碳化物。500℃至600℃,部分Fe3C重新溶解而自回火马氏体中开始析出弥散度很高的碳化物W2C和VC,使硬度回升,即出现二次硬化现象。由于回火马氏体中溶有大量的W、Cr、V元素,使回火马氏体保持较高的硬度,而析出的碳化物聚集的速度较缓慢,因而会产生显著的红硬性。
⑹、W18Cr4V钢中加入W元素可以消除钢的回火脆性。
⑺、W18Cr4V钢中存有少量的Si、Mn、Mo元素,除提高淬透性外,主要也固溶于基体组织中,起到强化基体组织和改善钢的回火稳定性的作用。
⒉W18Cr4V钢主要化学成分
0.70%~0.80%C、0.20%~0.40%Si、0.10%~0.40%Mn、3.80%~4.40%Cr、17.50%~19.00%W、≤0.30%Mo、1.00%~1.40%V、≤0.030%P、≤0.030%S。
⒊W18Cr4V钢的热处理工艺
W18Cr4V钢相变点为: AC1820℃、Accm1330℃、Ar760℃、Ms210℃。
W18Cr4V钢的始锻温度1120~1140℃,终锻温度950℃,锻造后堆集冷却或砂中冷却。
W18Cr4V钢常见的热处理工艺
热处理工艺 工艺参数 硬度要求 工艺特点
等温球化退火 加热860~880℃,保温3h,740~760℃等温,保温5h,炉冷至550℃以下出炉空冷 ≤255HBS Ac1820℃,Accm1330℃,加热温度应在Ac1~Accm线之间,等温温度低于Ar1760℃线以下,以获得粒状珠光体组织+碳化物
不完全退火 加热860~880℃,保温2h,炉冷至550℃以下出炉空冷 ≤277HB 加热温度应在Ac1~Accm线之间,有利于粒状珠光体组织的获得
淬火 一次预热500~650℃,二次预热800~850℃,加热1250~1280℃,保温,油冷 62~64HR 淬火加热温度不高于Accm线,有助于Cr、Mn、Si元素和少量V、W元素的溶解以及共晶硕化物的溶解,提高淬透性,改善回火稳定性。未溶的V、W元素的碳化物及共晶碳化物细化了晶粒,保持强韧性,同时提高硬度与耐磨性
一次预热500~650℃,二次预热800~850℃,加热1200~1240℃,保温,油冷 62~64HRC
一次预热500~650℃,二次预热800~850℃,加热1250~1280℃,保温,550~580℃硝盐浴分级5~10min,出浴空冷 62~64HRC
一次预热500~650℃,二次预热800~850℃,加热1200~1240℃,550~580℃硝盐浴分级5~10min,出浴空冷 62~64HR
回火 加热560~580℃,保温2h,空冷。三次回火 62~64HRC 高温回火时,V、W元素碳化物的析出会增加二次硬化效应,同时残余奥氏体转变为马氏体,出现二次淬火现象
下贝氏体等温淬火 加热1280℃,260℃等温4h,空冷;560℃*2h回火三次 63~67HRC 组织:下贝氏体+马氏全+残余奥氏体。强韧性好,变形小
气体硫碳氮共渗 加热550~560℃,保温2~3h,油冷。渗剂:120~150滴/min 渗剂:采用甲酰胺:乙醇=0.5︰7混合好后,再加入1%(质量分数)的硫脲,氨气流量0.2m3/h
液体渗钒 加热950℃,保温5h,油冷。渗剂:80%Na2B4O7+FeV 2800~3200HV0.1 渗层厚度:0.0165mm。提高表面硬度与耐磨性
⒋W18Cr4V钢的应用
W18Cr4V钢常用来制造冷挤压模具、拉拔模具等。
W18Cr4V高速工具钢
材料名称:高速工具钢棒
牌号:W18Cr4V
标准:GB/T 9943-1988
● W18Cr4V特性及适用范围:
是使用最广泛的钨系通用型高速钢,硬度、红硬性及高温硬度较高,易于磨削加工。适用作工作温度在 600℃以下仍能保持切削性能的刀具,如车、刨、铣、铰、拉刀、钻头、各种齿轮刀具及丝锥、板牙等,适于加工软的或中等硬度 (300~320HB以下) 的材料。及制作高温耐磨机械零
●W18Cr4V化学成分:
碳 C :0.70~0.80(答应偏差:±0.01)
硅 Si:0.20~0.40(答应偏差:±0.05)
锰 Mn:0.10~0.40(答应偏差: 0.04)
硫 S :≤0.030
磷 P :≤0.030
铬 Cr:3.80~4.40(答应偏差:±0.05)
镍 Ni:答应残余含量≤0.30
铜 Cu:答应残余含量≤0.25
钒 V :1.00~1.40(答应偏差:±0.05)
钼 Mo:≤0.30(答应偏差:尺寸≤6,±0.05;尺寸>6,±0.10)
钨 W :17.50~19.00(答应偏差:尺寸≤10,±0.10;>10,±0.20)
●力学性能:
硬度 :交货硬度:(其他加工方法)≤269HB; (退火)≤255HB。试样热处理制度及淬回火硬度:≥63HRC
●热处理规范及金相组织:
热处理规范:淬火,820~870℃预热,1270~1285℃(盐浴炉)或1270~1285℃(箱式炉)加热,油冷,550~570℃回火2次,每次1h。
●交货状态:热轧、锻制、冷拉钢棒以退火状态交货,热轧、锻制钢棒以退火+其他加工方法(剥皮、轻拉、磨光或抛光等)加工后交货。
材料名称:高速工具钢棒
牌号:w18cr4v
标准:gb/t 9943-1988
●w18cr4v高速钢特性及适用范围:
是使用广泛的钨系通用型高速钢,硬度、红硬性及高温硬度较高,易于磨削加工。适用作工作温度在 600℃以下仍能保持切削性能的刀具,如车、刨、铣、铰、拉刀、钻头、各种齿轮刀具及丝锥、板牙等,适于加工软的或中等硬度 (300~320hb以下) 的材料。及制作高温耐磨机械零
●w18cr4v高速钢化学成份:
碳 c :0.70~0.80(答应偏差:±0.01)
硅 si:0.20~0.40(答应偏差:±0.05)
锰 mn:0.10~0.40(答应偏差: 0.04)
硫 s :≤0.030
磷 p :≤0.030
铬 cr:3.80~4.40(答应偏差:±0.05)
镍 ni:答应残余含量≤0.30
铜 cu:答应残余含量≤0.25
钒 v :1.00~1.40(答应偏差:±0.05)
钼 mo:≤0.30(答应偏差:尺寸≤6,±0.05;尺寸>6,±0.10)
钨 w :17.50~19.00(答应偏差:尺寸≤10,±0.10;>10,±0.20)
●w18cr4v高速钢力学性能:
硬度 :交货硬度:(其他加工方法)≤269hb; (退火)≤255hb。试样热处理制度及淬回火硬度:≥63hrc
●w18cr4v高速钢热处理规范及金相组织:
热处理规范:淬火,820~870℃预热,1270~1285℃(盐浴炉)或1270~1285℃(箱式炉)加热,油冷,550~570℃回火2次,每次1h。
●w18cr4v高速钢交货状态:热轧、锻制、冷拉钢棒以退火状态交货,热轧、锻制钢棒以退火+其他加工方法剥皮、轻拉、磨光或抛光等加工后交货。
W18Cr4V为
钨系高速钢
,具有高的硬度、红硬性及高温硬度。其热处理范围较宽淬火不易过热,热处理过程不易氧化脱碳,磨削加工性能较好。该钢在500℃及600℃时硬度分别保持在HRC57~58及HRC52~53,对于大量的、一般的被加工材料具有良好的切削性能。
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