高碳中鉻模具鋼

介紹

由於Cr12MoV型鋼共晶碳化物偏析嚴重，在某些場合上其性能不能滿足使用要求，而且鉻含量高，價格貴，因此近20多年來，國內外研製使用了一些中鉻高碳模具鋼，其中主要有Cr6WV、Cr5MoV、Cr4W3MoVN6鋼等，

化學成分

常用高碳中鉻模具鋼化學成分表

鋼號	C	Si	Mn	P	S	Cr	W	Mo	V	Al
Cr6WV
Cr5MoV	0.95~1.05	≤0.50	≤1.0	0.03	0.03	4.75~5.5	—	0.90~1.40	0.15~0.50
Cr4W2MoV	1.12~1.25	0.40	0.70	≤0.40	—	—	3.50~4.00	1.90~2.60	0.80~1.20	0.8~1.10
6Cr4W3MoVNb	0.6~0.7	≤0.40	≤0.40	—	—	3.80~4.40	2.50~3.50	1.80~2.50	0.80~1.20

力學性能

從常用高碳中鉻模具鋼化學成分表可知，高碳中鉻模具鋼的特點是含鉻量較低，共晶碳化物少，碳化物分布均勻，耐磨性好，熱處理變形小，淬透性和淬火性高，淬火變形小，尺寸穩定性好。適宜製造重負荷、高精度的冷作模具。

工藝性能

鍛造與退火

從化學成分的角度分析，高碳中鉻模具鋼基本上屬於過共析鋼，但是由於鋼錠的成分偏析，在鑄態組織的局部區域仍然存在共晶碳化物，因此，用較大尺寸的鋼材製造模具時，一般也要對原材料進行改鍛，以降低鋼種的碳化物偏析。

高碳中鉻模具鋼可以採用等溫退火的工藝處理，依然可採用連續退火工藝進行退火。退火後的組織均為球狀珠光體，高碳中鉻模具等溫退火後的硬度見下表

鋼號	加熱溫度/℃	等溫溫度/℃	退火硬度HB
Cr6WV	820~840	730~750	212~235
Cr5MoV	840~860	740~760	202~229
Cr4W2MoV	840~860	740~760	240~260
6Cr4W3MoVNb	850~870	730~750	202~229

淬火工藝

為了防止高碳中鉻模具鋼製造的模具在淬火加熱過程中的氧化和脫碳，常在鹽浴中加熱，也可以在裝有保護劑的箱中加熱，淬火溫度對鋼的硬度影響較大，隨著淬火加熱溫度的升高，鋼的晶粒長大，殘餘奧氏體量增加。

高碳中鉻模具鋼的淬火溫度範圍比較寬，他們和Cr12型鋼一樣，也有兩個淬火溫度區，即低溫淬火和高溫淬火區間。各鋼號淬火溫度範圍見下表。

鋼號	低溫淬火溫度/℃	高溫淬火溫度/℃
Cr6WV	950~970	990~1010
Cr5MoV	940~960	980~1010
Cr4W2MoV	960~980	1020~1010
6Cr4W3MoVNb		1080~1180

6Cr4W3MoVNb鋼屬於“基本鋼”，該鋼在淬火狀態下，鋼中未溶解的碳化物甚少，回火後，由於析出的碳化物細小和分布均勻，因此具有一定的耐磨性，鋼的抗彎千古和衝擊韌性得到顯著改善。但6Cr4W3MoVNb只能採用高溫淬火，在回火後時才可獲得“二次硬化”效果，否則耐磨性差。

回火工藝

高碳中鉻模具鋼Cr6WV、Cr5MoV、三種模具鋼，只有當淬火溫度較高時，經回火後才有一定的二次硬化現象，而且隨著淬火溫度的升高，回火時二次硬化效應越顯著，6Cr4W3MoVNb模具鋼則在不同的淬火溫度下均有二次硬化效應，其峰值是在1180℃淬火後於520~540℃回火，這是由於在高於500℃回火時，馬氏體中放出極細小的M2C和MC型碳化物，使鋼的硬度增加，殘餘奧氏體在等於或高於540℃回火轉變完畢，並筒第二個峰值相適應，因此生產商只需要二次回火，如果進行第三次回火反而將引起鋼的硬度下降。