3Cr2W8V钢挤压杆淬火

■葛花荣，马新年，彭元飞，袁小婷，刘雯雯

3Cr2W8V钢挤压杆淬火

■葛花荣，马新年，彭元飞，袁小婷，刘雯雯

最近单位来两件3Cr2W8V钢（化学成分见表1）挤压杆（尺寸见图1）需要淬火处理，硬度要求45～50HRC。

该材料含有较高的铬含量，可大幅提高马氏体的淬透性，使其具有较好的抗氧化性。钨可以防止回火脆性，而且具有高的热稳定性和耐磨性。较低的碳含量，可以保证钢的韧性和塑性。碳化物形成元素W和Cr提高钢的临界点，因而提高热疲劳性能。同时，在高温下比低合金热作模具钢具有更高的强度和硬度。适用于高温、高应力但不受冲击的压模。

表1　3Cr2W8V钢化学成分（质量分数）　　（%）

该材料合金含量高，淬火过程中开裂风险太大。以前这种材料热处理后出现不同情况的开裂，一般采用H13钢代料，但这次用户坚持要采用该材料。其次，3Cr2W8V钢的始锻温度为

1180～1120℃，终锻温度为900～850℃，此材料锻造温度比淬火温度还低，锻造过程极易开裂，或在表面出现微裂纹。这就要求热处理工艺更应严密谨慎，故我公司热处理车间做出专用工艺。

1. 预备处理

正常工艺路线为：毛坯锻件→粗加工→调质→精加工→淬火→精加工。调质是为后续淬火工序作预备处理的，但考虑到该材料调质工序后进行淬火序风险太大，故经研究决定，将调质改为球化退火，因为球化退火可以减少淬火加热时的过热敏感性、变形及裂纹的倾向性，且可以获得球状珠光体。

球化退火具体工艺如图2所示。球化退火与调质比较：减小了调质后再淬火开裂的风险，获得了球状珠光体，减小了变形。

2. 工件淬火

该材料淬火（工艺见图3）时采用油冷，淬火后的组织为马氏体+过剩碳化物+一级残留奥氏体，高温回火，回火两次，第二次提高回火温度，一方面是到该材料的临界点看硬度是否可以再提高一点，另一方面是再次消除应力稳定尺寸。回火后组织为回火马氏体+过剩碳化物使基体获得回火托氏体和索氏体组织。铬、钨、钒等碳化物在回火时析出，产生二次硬化，使模具钢在较高温度下仍然保持相当高的硬度。为防止该挤压杆在390mm斜面尺寸处变形，加大校直难度，故采用垂直装炉方式，以减小变形。

一般合金钢回火时间为淬火保温时间的两倍，但该材料合金含量多，故延长回火时间，一方面可消除淬火应力，另一方面获得稳定的回火马氏体组织，减少脆性，提高韧性。

3. 淬火结果

淬火后回火温度与硬度如表2所示。

表2

4. 试验总结

通过此次对3Cr2W8V钢挤压杆的预备处理和淬火处理，使我们总结了经验，得到了可以参考的理论数据，为以后该材料的热处理提供了经验参考。

图1　零件尺寸

图2　球化退火工艺

图3　淬火工艺

20150415

作者简介：葛花荣、马新年、彭元飞、袁小婷、刘雯雯，中冶重工设备有限公司热处理技术组。