4CrW2Si_耐冲击工具钢_4CrW2Si锻造工艺_4CrW2Si热处理

4CrW2Si
耐冲击工具钢
国产高韧性冷作模具钢

4CrW2Si钢是一种耐冲击工具钢，是在铬硅钢的基础上加入一定量的钨而形成的钢种，由于加入了钨而有助于在进行淬火时保存比较细的晶粒，这就有可能在回火状态下获得较高的韧性。4CrW2Si钢还具有一定的淬透性和高温强度。

4CrW2Si钢多用于制造高冲击载荷下操作的工具，如风动工具、冲裁切边复合模、冲模、冷切用的剪刀等冲剪工具，以及部分小型热作模具。

4CrW2Si钢的化学成分：
⒈化学成分见表1。
　
表1  4CrW2Si钢化学成分(质量分数，%)
C Si Mn Cr W P S
0.35~0.45 0.80~1.10 ≤0.40 1.00~1.30 2.00~2.50 ≤0.030 ≤0.030
摘自：GB/T1299-2000。
⒉化学成分特点：
Cr、Si元素主要是提高钢的淬透性，同时固溶于基体中强化基体组织，并改善钢的回火稳定性；Cr元素还可固溶于Fe3C中形成复合（Fe、Cr）3C，改善其硬度，增加钢的硬度与耐磨性；W元素主要是形成碳化物，作组织中的强化相，提高钢的强度，增加钢的硬度与耐磨性，同时细化晶粒，改善钢的强韧性；另外，W元素在奥氏体化时可固溶于基体组织中，除强化基体组织外，还可提高钢的回火稳定性，消除钢的回火脆性；钢中加入Si元素，有利于改善钢的疲劳强度，但却增强钢的脱碳倾向，加热时需注意防护。

4CrW2Si钢的临界点温度：
Ac1≈780℃
Ac3≈840℃
Ms≈315℃

4CrW2Si钢的热加工：
4CrW2Si钢的热加工工艺规范见表2。
 
表2  4CrW2Si钢锻造工艺规范
项目 加热温度/℃ 始锻温度/℃ 终锻温度/℃ 冷却方式
钢锭
钢坯 1180~1220
1150~1180 1150~1180
1100~1140 ≥850
≥800 缓冷
缓冷

4CrW2Si钢的预备热处理：
⒈锻后一般退火工艺：
加热温度为800℃~820℃，保温3~5h，炉冷至550℃以下出炉空冷，退火后硬度为179~217HBS，组织为粒状珠光体+少量碳化物。4CrW2Si钢锻后一般退火工艺见图1。

 
图1  4CrW2Si钢锻后一般退火工艺图

⒉高温回火工艺：
加热温度为710℃~740℃，保温3~4h，炉冷或空冷。高温回火的目的是为了改善切削加工性能。4CrW2Si钢高温回火工艺见图2，退火后前后的组织和硬度见表3。

 
图2  4CrW2Si钢高温回火工艺图

4CrW2Si钢的淬火及回火
⒈推荐的淬火工艺规范：
加热温度为860~900℃，油冷，硬度≥53HRC。
⒉推荐的回火工艺规范：
4CrW2Si钢推荐的回火规范见表3，回火温度与硬度的关系见表4。
                            表3  4CrW2Si钢推荐的回火规范
用途 回火温度/℃ 加热介质 冷却介质 硬度（HRC）
消除内应力和稳定组织
降低硬度和消除内应力  200~250
430~470  油或熔融硝盐
空气炉、硝烟或熔融碱  空气
空气 53~58
45~550

表3  4CrW2Si钢推荐的回火温度与硬度的关系

4CrW2Si钢的力学性能
⒈4CrW2Si钢的含碳量低、淬硬性低，但渗碳淬火后，表面硬度和热稳定性显著上升，综合力学性能良好，具有外硬内韧的特点，承载能力及耐磨性均超过低淬透性冷作模具钢，主要用来制造大中型重载冷镦冲头及精压模。
⒉铬钨硅系钢脱碳敏感性较高，淬火变形难以控制，在磨粒磨损条件下的耐磨性不足，其冲击韧度低于含Mo、Ni的抗冲击钢。

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