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3Cr2W8V熱作模具鋼合金工具鋼化學成分及性能
3Cr2W8V鋼是典型的熱作模具鋼,具有70余年的使用歷史,常用于制造熱鍛模、熱擠壓模和輕金屬的壓鑄模。
3Cr2W8V鋼主要化學成分(質量分數)為:0.30%~0.40%C、2.20%~2.70%Cr、≤0.40%Si、7.50%~9.00%W、0.20%~0.50%V、≤0.40%Mn、≤0.030%P、≤0.030%S。
3Cr2W8V鋼相變點為:AC1800℃、Ac3920℃、Ar1773℃、Ar3838℃、Ms350℃、Mf160℃。
其始鍛溫度1080~1120℃,終鍛溫度850~900℃,鍛造后先空冷后坑中冷卻或砂中冷卻。
3Cr2W8V鋼中低的碳含量,能保證鋼具有一定的韌性和良好的導熱性。
鋼中加入Cr元素主要是提高鋼的淬透性,同時固溶中化基體組織,改善鋼的回火穩定性,提高鋼的耐蝕性與抗氧化性。
鋼中加主W元素主要是形成中強碳化物,作為鋼中強化相,提高鋼的強度、硬度與耐磨性,改善鋼的回火穩定性,增加鋼的紅硬性和二次硬化效應,同時細化晶粒,提高鋼的韌性。
3Cr2W8V鋼中加入V元素主要是形成強碳化物,作為鋼中的強化相,起細化晶粒作用,保持鋼具有較高的韌性和耐熱疲勞性,提高鋼的硬度與耐磨性,改善鋼的回火穩定性,增加鋼的紅硬性和二次硬化效應。
3Cr2W8V鋼淬火加熱時, Cr元素幾乎全固溶于奧氏體中,W、V元素隨其碳化物部分地固溶于奧氏體中,提高鋼的淬透性。未固溶的W、V元素的碳化物則阻止奧氏體晶粒的長大,保持鋼具有足夠的強韌性。淬火后,Cr、W、V元素固溶于馬氏體中,強化由馬氏體與殘余奧氏體所組成的基體組織,并增強基體組織的回火穩定性。高溫回火時,Cr、W、V元素以各種碳化物的形式從馬氏體中析出,增加鋼的強度與硬度,但也削弱馬氏體的硬度,總體上使鋼的硬度有所提高,即產生二次硬化效應。殘余奧氏體中溶有大量的Cr、W、V元素,增加奧氏體的穩定性,在回火冷卻時,使殘余奧氏體發生馬氏體轉變,提高鋼的強度性能,即產生二次淬火現象。Cr、W、V元素的碳化物的析出、聚集乃至轉變為更為穩定的碳化物,是不容易的,需經過高溫和長時間的回火過程,這就使鋼產生了較高的回火穩定性和紅硬性。未固溶的碳化物和析出的碳化物均勻地分布于馬氏體組織的基體上,與具有強韌性的馬氏體基體共同合作,使鋼在保持一定的韌性和耐熱疲勞性的基礎上具有較高熱強性與耐磨性。W元素還有助于提高鋼的耐蝕性。
3Cr2W8V鋼中加入適量的Cr、V元素以及大量的W元素,會使鋼的共析點左移,使鋼變為過共析鋼。
由于3Cr2W8V鋼合金元素含量高,元素擴散困難,因此在鑄錠的個別區域,特別是在鑄錠的中心部位,合金元素可能會集到共晶成分,出現少量共晶碳化物,經過軋制、改鍛、退火,這種共晶碳化物一般會分散成橢圓球形顆粒,數量不多,危害不大。但如果冶煉不當、鑄錠較大、鑄模溫度較高而鋼液又過熱時,鋼錠中的元素偏析就特別嚴重,共晶碳化物的數量會增多,易造成模具脆裂報廢。
工作時自身溫度不宜超過700℃。
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