CrWMn

CrWMn是製作模具最常用的高碳合金工具鋼。

定義

CrWMn：是製作模具最常用的高碳合金工具鋼。

成分

CrWMn 鋼的化學成分w/%

碳C ：0.90～1.05

CrWMn合金工具鋼

矽Si：≤0.40

錳Mn：0.80～1.10

硫S ：≤0.03

磷P ：≤0.03

鉻Cr：0.90～1.20

鎳Ni：允許殘餘含量≤0.25

銅Cu：允許殘餘含量≤0.30

鎢W ：1.20～1.60

性能

供貨

供貨品種：熱軋材、鍛材、冷拉材、冷拉鋼絲、銀亮鋼絲、熱軋鋼板和冷軋鋼板。

硬度207 -255HBW。

力學性能

硬度：退火，255～207HB，壓痕直徑3.8～4.2mm；淬火，≥62HRC

熱處理規範及金相組織：

熱處理規範：淬火,800～830℃油冷。

交貨狀態：鋼材以退火狀態交貨。

物理性能

CrWMn鋼臨界溫度示於表1其飽和磁感Bs為1.82~1.86T；電阻約為0.24×10-6Ω·m。

表1

臨界點	Acl	Acm	Arl
溫度（近似值）/℃	750	940	710
低溫點	A	B	C
溫度（近似值）	152	1645	1188

　　

熱加工

CrWMn鋼的熱加工工藝示於表2

表2

項 目	加熱溫度/℃	開始溫度/℃	終止溫度/℃	冷卻
鋼 錠; 鋼 坯	1150~1200; 1100~1150	1100~1150; 1050~1100	880~800; 850~800	先空冷然後緩冷; 先空冷然後緩冷

為了降低或減輕炭化物網狀的形成，鍛軋後儘可能冷至650~700℃，然後緩冷（坑冷、砂冷或爐冷）。

CrWMn鋼具有高淬透性。由於鎢形成碳化物，這種鋼在淬火和低溫回火後具有比鉻鋼和9SiCr鋼更多的過剩碳化物和更高的硬度及耐磨性。此外，鎢還有助於保存細小晶粒，從而使鋼獲得較好的韌性。所以由CrWMn鋼製成的刃具，崩刃現象較少，並能較好地保持刀刃形狀和尺寸。但是，鋼對形成碳化物網比較敏感，這種網的存在，就使工具刃部有剝落的危險，從而使工具的使用壽命縮短，因此，有碳化物網的鋼，必須根據其嚴重程度進行鍛壓和正火。這種鋼用來製造在工作時切削刃口不劇烈變熱的工具和淬火時要求不變形的量具和刃具，例如製作刀、長絲錐、長鉸刀、專用銑刀、板牙和其他類型的專用工具，以及切削軟的非金屬材料的刀具。

預先熱處理

CrWMn鋼的有關預先熱處理曲線示於圖2-13-1~圖2-13-5，退火前後的相成分、硬度和顯微組織示於表2-13-4，需要說明的是：（1）退火加熱保溫時間在全部爐料加熱到退火溫度後為1~2h，冷卻；等溫保溫為3~4h；（2）高溫回火用於消除冷變形加工硬化（如稱為再結晶退火）；消除熱處理前的切削加工內應力。對熱處理後硬度過低的零件在二次淬火以前亦先進行高溫回火保溫時間在全部爐料加熱到溫後為2~3h；（3）正火用於細化過熱鋼的晶粒和消除炭化物網；（4）當鋼的退火硬度HB低於183時，調質處理用於提高切削加工表面光潔度。

淬火

圖2-13-1 鍛壓後退火

圖2-13-2 鍛壓後等溫退火

CrWMn鋼推薦的淬火規範

方案	淬火溫度/℃	冷卻	硬度（HRC）
介質	介質溫度/℃	延續	冷卻到20℃
Ⅰ	820～840	油	20～40	至油溫	空冷	63～65
Ⅱ	820～840	油	90～140	至150～200℃	空冷	63～65
Ⅲ	830～850	熔融硝鹽或鹼	150～160	3～5min	空冷	62～64

註：1、方案Ⅱ和Ⅲ用於形狀複雜、要求變形小的工件；

2、直徑和厚度大於50mm的工件，淬火溫度可提高到850～870℃。

表2-13-3 CrWMn鋼冷處理

淬火方案	冷卻溫度/℃	用途	硬度增量（△HRC）
Ⅰ～Ⅲ	-; 70

高精度工具尺寸穩定化0～1

註：冷處理應不遲於淬火後1h內進行。

規格

CrWMn |Φ10 合金工具鋼

CrWMn |Φ11 合金工具鋼

CrWMn |Φ12 合金工具鋼

CrWMn |Φ13 合金工具鋼

CrWMn |Φ14 合金工具鋼

CrWMn |Φ15 合金工具鋼

CrWMn |Φ16 合金工具鋼

CrWMn |Φ17 合金工具鋼

CrWMn |Φ18 合金工具鋼

CrWMn |Φ19 合金工具鋼

CrWMn |Φ20 合金工具鋼

CrWMn |Φ75 合金工具鋼

CrWMn |Φ80 合金工具鋼

CrWMn |Φ85 合金工具鋼

套用

1) 該鋼⼴泛應⽤於加⼯薄鋼板,是非鐵金屬的輕載、複雜形狀冷沖模的基本材料,尤其是鐘錶、儀器、玩具、⾷品⼯業等領域.對沖制奧⽒體鋼板、矽鋼⽚、⾼強度鋼板效果不理想。

2) 該鋼可⽤於製作料厚度<1mm的沖裁模具複雜形狀的凸模、凹模、鑲塊,以及⼀股拉深模的凸凹模.製作凸模時建議硬度58 ~62HRC,製作凹模時建議硬度60 ~64HRC。

3) ⽤於彎曲模中要求⾼耐磨、形狀複雜的凸模、凹模、鑲塊,製作凸模時建議硬度58 ~ 62HRC,製作凹摸時建議硬度60 - 64HRC。

4) ⽤於鋁件冷擠壓模的凸模、凹摸,製作凸模時建議硬度60-62HRC,製作凹模時建議硬度62 ~64HRC。

5) ⽤於銅件冷擠壓摸凹模和鋼件冷擠壓凸模、凹模,建議硬度62~64HRC。

6) 經鍛造成形後,可⽤於製作在1mm以上的壓⼒機上使⽤的⼤型膠⽊模套,通常將鋼的硬度提⾼到50 - 55HRC.但應減少或避免明顯的帶狀碳化物組織或者液析等組織缺陷。

CrWMn鋼材介紹

國產合金鋼：CrWMn鋼材

標準：GB/T 1299-1985

●特性及適用範圍：

冷作模具鋼，性能、用途和 SK3接近。

· 這種鋼的淬透性、淬硬性、強韌性、耐磨性、熱處理變形的可控性均優於T10A鋼，主要用於製造形狀複雜、精度較高、載荷不很大的冷擠壓凹模。

· CrWMn鋼冷擠壓模的預處理工藝是球化退火，加熱溫度為780～800℃，爐冷至690～700℃保溫5～6h，再爐冷至500℃空冷。淬火加熱溫度為810～830℃，回火溫度為200～220℃。這時的抗彎強度高，硬度在60HRC以上。該鋼在300℃有第一類回火脆性，回火應避開此溫度。若模具要求高強韌性而硬度要求不低於55HRC時，可採用下貝氏體等溫淬火。

常用冷作模具的製造工藝路線如下:

(1)一般成型冷作模具

鍛造→球化退火→機械加工成型→淬火與回火→鉗修裝配;

(2)成型磨削及電加工冷作模具

鍛造→球化退火→機械粗加工→淬火與回火→精加工成型（凸模成型磨削，凹模電加工）→鉗修裝配;

(3)複雜冷作模具

鍛造→球化退火→機械粗加工→高溫回火或調質→機械加工成型→鉗修裝配。

1、性能特點及套用

淬透性和淬硬性都比較高，耐磨性也比較好，熱處理變形較小。但形成網狀碳化物的傾向大。

主要用於製造形狀較複雜、要求變形較小的中小型模具，如製作輕載沖裁模（小於2mm板厚），輕載拉深模及彎曲翻邊模。

2、鍛造工藝：

CrWMn鋼的相變點：Ac1 730℃, Accm 940℃, Ar1 710℃, Ms 155℃

所以採用的始鍛溫度為1100~1150℃，終端溫度800~850℃。

鍛後空冷至650℃再緩冷。

化學成分

●化學成份：

碳 C ：0.85～0.95

矽 Si：≤0.40

錳 Mn：0.90～1.20

硫 S ：≤0.030

磷 P ：≤0.030

鉻 Cr：0.50～0.80

鎳 Ni：允許殘餘含量≤0.25

銅 Cu：允許殘餘含量≤0.30

鎢 W ：0.70～1.2

力學性能

●力學性能：

硬度：退火,241～197HB,壓痕直徑3.9～4.3mm;淬火,≥62HRC

●熱處理規範及金相組織：

熱處理規範：淬火,800～830℃油冷。

●交貨狀態：鋼材以退火狀態交貨。

鍛造工藝

鍛造：

油淬冷作模具鋼有一些裂紋敏感性，鍛造加熱時不宜迅速加熱，最好在650-750度進行一次預熱，鍛造加熱溫度為1130-1150度，終鍛溫度應大於800-850度，鋼錠鍛造時取上限溫度，坯料鍛造時取下限溫度

退火工藝

退火：一般退火採用780-800度，保溫4-6小時，以≤50度/小時，冷卻到550度出爐空冷，等溫退火採用700-800度保溫2-4銷售，然後再670-720度保溫，保持2-4小時，以≤50度/小時冷速冷卻到500度出爐空冷，退火硬度為241-197HB

物理性能

CrWMn鋼材臨界溫度示於表2-12-1。 CrWMn鋼材臨界溫度

臨界點	Ac1	Acm	Arl	Ms
溫度（近似值）/℃	750	900	700	205

熱處理工藝

對CrWMn鋼的複合熱處理分為兩個步驟，一是預處理，二是淬火+低溫回火.

(a) 常規退火(b) 等溫球化退火

(c) 循環球化退火(d) 高溫固溶+循環球化退火CrWMn鋼經不同工藝預處理後，選擇組織形態、分布較好的試樣，在不同溫度條件下進行淬火+低溫回火的最終熱處理，觀察其組織形態與分布，測定硬度變化。

CrWMn鋼淬火+回火工藝3 試驗結果及分析 CrWMn鋼經不同預處理工藝處理後的顯微組織照片，CrWMn鋼經常規退火後的硬度為180～190HB,熱處理工藝處理後為180～200HB。

CrWMn鋼預處理後組織

(a) 常規退火(b)等溫球化退火(c) 循環球化退火(d) 固溶+循環球化退火由圖3可看出，經常規退火處理後的CrWMn鋼組織中碳化物呈片狀分布；經810℃等溫球化退火處理後，碳化物呈不規則的顆粒狀分布在鐵素體基體上，分布不均勻；經790℃/680℃3次循環球化退火處理後，顆粒狀碳化物尺寸變小，分布較為均勻；經1050℃固溶加790℃/680℃3次循環球化退火處理後，碳化物呈細小顆粒狀析出且彌散程度高。