W18Cr4V高速工具钢(冷作模具钢)
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。W18Cr4V钢碳化物不均匀度、高温塑性较差,不适宜制作大型及热塑成型的刀但广泛用于制造各种切削刀具,也用于制造高负荷冷作模具,如冷挤压模具等。
化学成分:
表1 W18Cr4V钢的化学成分(YB12—77) ω/%
C | Si | Mn | Cr | W | Mo | V | S | P |
0.70~0.80 | ≤0.40 | ≤0.40 | 3.80~4.40 | 17.5~19.0 | ≤0.30 | 1.00~1.40 | ≤0.03 | ≤0.03 |
物理性能:
W18Cr4V钢的物理性能示于表2~表6,其密度为8.70t/m3;矫顽力Hc为636~795A/m;剩磁Br为0.90~0.95T;饱和磁感Bs为1.55~1.57T。
表2 W18Cr4V钢临界温度
临界点 | Ac1 | Acm | Ac1 |
温度(近似值)/℃ | 820 | 1330 | 760 |
表3 W18Cr4V钢线(膨)胀系数
温度/℃ | 0 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 |
线(膨)胀系数/℃-1 | 10.4×10-6 | 11.1×10-6 | 11.9×10-6 | 12.6×10-6 | 13.4×10-6 | 14.1×10-6 | 15.3×10-6 | 13.4×10-6 | 10.8×10-6 |
表4 W18Cr4V钢质量定压热容
温度/℃ | 50 | 200 | 600 | 800 | 900 |
质量定压热容Cp/J·(kg·K)-1 | 472.3 | 493.2 | 756.5 | 923.7 | 785.8 |
表5 W18Cr4V钢热导率
温度/℃ | 20 | 200 | 500 | 700 | 900 |
热导率λ/W·(m·K)-1 | 27.2 | 25.9 | 25.9 | 25.1 | 25.1 |
表6 W18Cr4V钢电阻率
温度/℃ | 20 | 200 | 300 | 700 | 900 |
电阻率ρ/Ω·m | 0.42×10-6 | 0.53×10-6 | 0.77×10-6 | 1.02×10-6 | 1.17×10-6 |
热处理:
A 预先热处理
W18Cr4V钢预先热处理的有关曲线示于图1~6,需要说明的是:(1)炉中退火加热速度应不大于100℃/h;(2)退火加热保温时间1~2h,等温保温时间4~6h;(3)所指的二次淬火前的处理规范,不适用于具有莱氏共晶组织的过热钢。
B 淬火
W18Cr4V钢推荐的淬火规范示于表9和表10,其冷处理情况示于表11,其淬火状态的组织比例示于表12,与淬火有关的曲线示于图7~图13。
表9 W18Cr4V钢推荐的淬火规范
工具类型 | 加热温度/℃ |
一次预温 | 二次预温 | 最后加热 |
1.车刀 2.成型工具 ⑴直径或厚度小于3mm ⑵直径或厚度为3~70mm ⑶直径或厚度大于70mm 3.冷作模具 | 500~600 500~600 | 840~860 840~860 840~860 840~860 | 1280~1300 1250~1270 1260~1280 1270~1290 1200~1240 |
表10 W18Cr4V钢推荐的淬火规范
方案 | 淬火 | 冷却 | 硬度HRC |
介质 | 温度/℃ | 延续 | 冷却至20℃ |
Ⅰ | 连续冷却淬火,用于通用工具 | 油 | 20~60 | 至20~60℃ | 冷空和油一起冷却 | 62~64 |
Ⅱ | 连续冷却至淬火,用于直径或厚度≤5mm的工件 | 静止空气 | 20 | 至20℃ | 62~64 |
Ⅲ | 连续冷却淬火,用于直径或厚度≤20mm的工件 | 流动空气 | 20 | 至20℃ | 62~64 |
Ⅳ | 分级淬火,用于通用工具 | KNO3 | 450~550 | 3~5min | 62~64 |
Ⅴ | 专用淬火,用于复杂的薄刃成型工具 | 油 | 200 | - | 62~64 |
表11 W18Cr4V钢冷处理
淬火方案 | 冷却温度/℃ | 冷处理延续时间 | 硬度HRC |
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ | -(70~80) | 到整个零件截面冷却为止 | 63~65 |
注:1 淬火后2h内应进行冷处理;
2 淬火方案Ⅴ不进行冷处理。
表12 W18Cr4V钢淬火状态的组织比例ω/%
淬火方案 | 冷却 | 碳化物 | 马氏体 | 奥氏体 |
Ⅰ~Ⅳ | 到20℃ | 13 | 62~57 | 25~30 |
Ⅰ~Ⅳ | 用冷处理 | 13 | 67~70 | 10~15
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