高速钢W18Cr4V的锻造及热处理
W18Cr4V挤压杆热处理工艺的设计
目录1绪论---------------------11引言----------------------------------21 热处理工艺课程设计的目的 --------------------32 零件的技术要求及选材 ------------------------4 2.1技术要求 -------------------------------4 2.2材料的选择 -----------------------------52.3化学成分及合金元素的作用 ---------------63 热处理工艺课程设计的内容及步骤 -------------8 3.1相变点的确定 ---------------------------8 3.2热处理工艺 -----------------------------8 3.2.1工艺流程 -------------------93.2.2热处理工艺参数的制定 -------------113.2.3所选热处理工艺的目的 -------------14 3.2.4热处理工艺卡片填写 ---------------173.2.5操作过程中的注意事项 -------------18 3.3热处理设备的选择 -----------------------19 3.4夹具的设计或选用以及零件的摆布 ---------223.5组织特点和性能的分析 -------------------234 收获和体会 ---------------------------------285 参考文献 -----------------------------------326 附表1 热处理工艺卡 -------------------------34 1 热处理工艺课程设计的目的热处理工艺课程设计是高等学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。
高速钢W18Cr4V地锻造及热处理
W 18Cr4V钢热处理工艺研究摘要通过对W 18Cr4V钢的性能特点进展了分析、对W 18Cr4V钢的锻造工艺以与对W 18Cr4V钢进展退火、淬火与回火等热处理研究，得到了在实际生产中, W 18Cr4V钢采用正确的锻造与热处理工艺处理后, 用它生产的刃具与冷作模具综合力学性能好, 使用寿命长.关键词W 18Cr4V钢；锻造；热处理;退火；淬火；回火一、对W 18Cr4V钢的介绍高速钢W 18Cr4V是一种高合金工具钢,钢中含有钨、钼、铬、钒等合金元素, 其总量超过10%.特点是红硬性和耐磨性高,淬透性好,并且具有一定的韧性, 因而在实际生产中常用来制造刃具和冷作模具. 我们在产品使用中发现,决定其使用寿命的主要因素是锻造和热处理工艺的合理制定. 1、W 18Cr4V钢的性能特点W18Cr4V钢的化学成分见表1。
在钢中, 碳的质量分数为0. 70% ~ 0. 80%, 它一方面要保证能与钨、铬、钒形成足够数量的合金碳化物,又要有一定的碳量溶于奥氏体中,使淬火后获得碳含量过饱和的马氏体, 以保证高硬度和高耐磨性, 以与良好的热硬性。
钨是使高速钢具有热硬性的主要元素, W18Cr4V 钢在退火状态下钨与钢中的碳形成合金碳化物Fe4W2C, 淬火加热时, 一局部Fe4W2 C 溶入奥氏体,淬火后形成含有大量钨与其他合金元素, 有很高回火稳定性的马氏体。
在560℃回火时钨又以W2 C形式弥散析出,造成二次硬化现象, 使钢具有高的热硬性,未溶的合金碳化物起阻碍奥氏体晶粒长大与提高耐磨性作用.。
铬对高速钢性能的主要影响是增加钢的淬透性并改善耐磨性和提高硬度。
钒与碳的结合力比钨或钼大,碳化物很稳定,淬火加热时高温下才可溶解, 能显著阻碍奥氏体晶粒长大。
并且碳化钒的硬度高,颗粒细小、均匀,对提高钢的硬度、耐磨性和韧性有很大影响, 回火时钒也引起二次硬化现象.。
2 组织结构特点W18Cr4V钢的铸态组织中有大量的莱氏体, 莱氏体中有粗大、不均匀分布的鱼骨状碳化物, 这些碳化物的存在导致高速钢在使用中容易崩刃和磨损。
W18Cr4V热处理工艺
W18Cr4V热处理工艺W18Cr4V高速钢被广泛应用于刀具、模具、冲模、金属切削工具等领域，因其高硬度、高耐磨、高韧性和高耐热性。
为了发挥W18Cr4V高速钢的最大性能，需要采用适当的热处理工艺。
本文将介绍W18Cr4V高速钢的热处理工艺。
1. 退火在退火处理前，W18Cr4V高速钢应先去暴，去掉表面氧化层和碳化物层。
退火温度一般在800℃至900℃之间，保温时间为1至2小时，然后采用炉冷或空冷方式冷却。
此时的钢材结构为球状奥氏体和少量回火组织。
退火处理可以消除钢材加工硬化和初始应力，使其具有较好的韧性和可加工性。
同时，球状组织也有利于提高钢材的强度和延展性。
2. 空冷淬火在无法进行淬火的低温或特殊情况下，可以采用空冷淬火方式来获得较高的硬度和耐磨性。
在750℃至800℃左右加热，保温1至2小时，然后空气冷却。
空冷淬火后的组织为混合贝氏体和少量残余奥氏体，硬度可达到63-64 HRC。
3. 常规淬火4. 回火常规淬火后的钢材硬度太高，易出现脆性断裂现象，需要进行回火处理来降低硬度，提高韧性。
回火温度一般在520℃至560℃之间，保温时间为1至2小时，然后自然冷却。
回火温度越高，韧性越好，而硬度和耐磨性逐渐降低。
典型的回火温度为540℃左右，此时硬度约63-64 HRC。
总之，W18Cr4V高速钢的热处理工艺需要根据具体材料、用途和要求来选择合适的工艺，以达到最佳的性能。
同时，注意热处理过程中要控制好温度和时间，避免产生裂纹、变形和机械性能下降等不良现象。
W18Cr4V挤压杆热处理工艺设计(2)
3）工件有效厚度的确定：下表为不同形状和尺寸的工件加热计算时的特征尺寸及形状系数表，有此可计算出工件的有效厚度为：D=直径×形状系数=25×1.0=25mm。
3.2.3所选热处理工艺的目的（1）锻造W18Cr4V属于莱氏体钢，铸态组织中含有大量呈鱼骨状分布的粗大共晶碳化物M6C，大大降低钢的力学性能，特别是韧度。
这些碳化物不能用热处理来消除，只能依靠锻打击碎，并使其均匀分布。
因此W18Cr4V作为高速钢，它的锻造具有成形和改善碳化物的两重作用，是非常重要的加工过程。
为了得到小块均匀的碳化物，高速钢需经反复多次镦拔。
高速钢的塑性、导热性较差，锻后必须缓冷。
（2）球化退火球化退火的目的是获得满意的可加工性，为淬火作好组织准备，即球化退火可降低硬度，改善切削加工性能和获得均匀的组织，改善热处理工艺性能。
W18Cr4V毛坯成批球化退火采用往复球化退火的工艺，这是一种周期退火，目的是加速球化过程。
加热温度取860℃，保温温度取740℃，加热温度+保温时间是2～4h，因为冷挤压杆有效厚度为25mm，较小，故取球化退火时间为3h。
退火后随炉冷却到550℃后出炉空冷，以减少残余应力，提高切削加工性能。
球化退火后的组织为索氏体基体和均匀分布的细小粒状碳化物。
（3）去应力退火去应力退火的目的是消除模具淬火或精加工前的残余应力，避免高速钢在加工过程中出现裂纹。
对于精度要求的模具在粗加工之前，常进行600-700℃的去应力退火，时间为2-4h。
因为冷挤压杆工作条件苛刻，精度要求高，故采用650℃去应力退火4h的工艺。
冷却过程采用随炉冷却到500℃后出炉空冷，减少残余应力。
（4）淬火淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或下贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而赋予工件以需要的综合机械性能。
二次预热保温目的：高合金的高速钢导热性差，为防止工件加热时变形、开裂和缩短加热的保温时间以减少脱碳。
W18Cr4V成分
W18Cr4V介绍：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化学成分：含碳量0.7－－0.8%，含钨量17.5－－19%，含铬量3.80－－4.4%，含钒量1.0－－1.4%，含硅量小于0.4%，含锰量小于0.4%，含钼量小于0.3%。
W18Cr4V红硬性：切削温度540度时，硬度可保持HRC66 切削温度600度时，硬度可保持HRC63W18Cr4V优点：通用性强，工艺成熟。
W18Cr4V缺点：碳化物偏析严重，热塑性低，刀具硬度和红硬性满足不了加工特硬和特韧材料。
合金元素含量多，成本高。
W18Cr4V用途：用于制造各种切削工具如车刀、钴头、滚刀、机用锯条及要求高的模具等规格主要有圆钢和方钢、板材W18Cr4V的成分特点：在钢中，碳主要与铬、钨、钼和钒(碳化物的形成元素)等形成碳化物，以提高硬度、耐磨性及红硬性。
钨是提高红硬性的主要元素，它在钢中形成碳化物。
加热时，一部分碳化物溶入奥氏体，淬火后形成含有大量钨及其他合金元素、有很高回火稳定性的马氏体。
在回火时，一部分钨以碳化物的形式弥散析出，造成二次硬化。
在加热时，未溶的碳化物则起到阻止奥氏体晶粒长大的作用.钒能显著地提高高速钢的红硬性、硬度及耐磨性。
钒形成的碳化物在加热时，部分溶入奥氏体，回火时以细小的质点弥散析出，造成二次硬化而提高钢的红硬性。
铬在高速钢中主要是增加其淬透性，同时还能提高钢的抗氧化脱碳和抗腐蚀能力。
钴也能显著提高钢的红硬性及硬度。
W18Cr4V的组织结构：W18Cr4V的铸态组织包括呈骨骼状的、碳化物片状与马氏体或屈氏体相间排列的莱氏体，以及黑色组织(δ偏析)和白色组织(马氏体和残余奥氏体)。
高速钢的铸态组织和化学成分尤其不均匀，而且热处理也不能改变，因而必须进行压力加工，将粗大的共晶碳化物打碎，并使其均匀分布，然后再用以制造各种刃具及模具。
W18Cr4V钢热处理工艺研究(机械工程材料论文)
W18Cr4V钢热处理工艺研究【论文摘要】W18Cr4V高速工具钢俗称高速钢或锋钢,合金元素总量超过10%Me。
通过研究发现，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。
具有良好的红硬性,在切削零件刃部温度高达600℃时,硬度仍不会明显降低。
对W18Cr4V钢进行热处理，能够优化其各方面的性能，使其适用于制作一般的高速切削刃具（如车，平刨刀，拉刀，丝锥等）。
【论文关键词】W18Cr4v；高速钢；热处理；退火；回火；淬火。
【W18Cr4V钢的性能及用途】W18Cr4V高速工具钢俗称高速钢或锋钢,合金元素总量超过10%Me。
具有良好的红硬性,在切削零件刃部温度高达600℃时,硬度仍不会明显降低。
因此,高速钢刃具能以比低合金工具钢高得多的切削速度加工车刀、铣刀、高速钻头等工具零件。
以绩效而言，W18Cr4V是全方位钢种，在热硬性要求不最重要的情况下可被用于切削方面。
W18Cr4V也适用于冷间的应用，举例来说在工具用来作冲孔、成形、冲压、及其它。
W18Cr4V钢中的合金元素高速钢W18Cr4V中的主要合金元素有钨、铬、钒等,而碳平均质量分数一般为(0.70%～1.50%)C。
高碳含量是保证与钨、钼等合金元素形成大量的合金碳化物,阻碍奥氏体晶粒长大,提高回火稳定性;另外在加热时使奥氏体含一定量的碳,淬火得到的马氏体有较高的硬度和耐磨性。
钨是使高速钢具有较高红硬性的主要元素,钨在钢中主要以Fe4W2C形式存在,加热时部分溶人奥氏体中,淬火时存在于马氏体中,使钢的回火稳定性得以提高。
560℃回火时,钨会以弥散的特殊碳化物形式出现,形成了“二次硬化”现象。
加热时部分未溶的Fe4W2C则会阻碍奥氏体晶粒长大,降低过热敏感性和提高耐磨性。
合金元素钼的作用与钨相似,一份钼可代替两份钨,而且钼还能提高韧性和消除第二类回火脆性。
但是含钼较高的高速钢脱碳和过热敏感性较大。
铬在高速钢中的主要作用是提高淬透性、硬度和耐磨性。
高速钢W18Cr4V的锻造及热处理
拔 长 ． 长时送 进量 要控制在 锻件 高度 的 ０６— ． ， 拔 ． ０ ８倍 送进 量过 小 锻不 透 ， 过大 则会 产生 “ 十字 ” 裂纹 ． 镦 粗 时要 避 免单 面 变形 或 发 生歪 斜 ， 长 时 翻转 毛坯 要 均匀 ， 圆时 要 先倒 角 ， 要 在 同一 地 方 多 次 拔 拔 不
铬对 高速 钢性 能 的主要 影 响是增 加钢 的淬 透性 并改 善 耐磨性 和提 高硬 度 ． 钒与 碳 的结合 力 比钨或 钼大 ， 化物 很稳定 ， 火加 热 时 高温 下 才 可溶 解 ， 显 著 阻碍 奥 氏体 晶粒 碳 淬 能
长大 ． 并且 碳化 钒 的硬度 高 ， 颗粒 细小 、 均匀 ， 提高 钢 的硬度 、 对 耐磨 性 和韧性 有很 大影 响 ， 回火 时钒也 引 起二 次硬 化现象 ．
１ ２ 组 织结构 特点 ．
Ｗ１ Ｃ４ ８ ｒＶ钢 的铸 态组织 中有大量 的莱 氏体 ， 氏体 中有 粗大 、 均 匀分 布 的鱼 骨状 碳 化 物 ， 些碳 莱 不 这 化物 的存 在导致 高 速钢在 使用 中容 易崩 刃 和磨损 ． 而这 些 粗大 的碳 化物 不能 用热处 理 的方法 消 除 ， 能 只
高 速钢 Ｗｌ ４ ｒＶ的锻 造 及 热 处 理 ８ Ｃ
朱春 华 肖 溪 刘春 东
河 北 建 筑 工 程 学 院
摘
要
对 Ｗ１ Ｃ４ ８ ｒＶ钢 的性 能特 点进行 了分 析 。 阐述 了 Ｗ１ Ｃ４ ８ ｒＶ钢 的锻 造及 热 处理 工艺 的
合 理制 定．
关 键词 Ｗ１ Ｃ４ ８ ｒＶ钢 ； 锻造 ； 热处理 中图号 Ｔ １ Ｈ４
高速 钢 Ｗ１Ｃ４ ８ ｒＶ是 一种 高合 金工 具钢 ， 中含 有钨 、 、 、 等 合 金元 素 ， 总量 超 过 １％ ． 点 钢 钼 铬 钒 其 ０ 特
高速钢W18Cr4V.
辽宁科技大学本科毕业设计（论文）摘要本设计是参照国内某钢厂热处理中心而设计的大型综合热处理车间，其典型产品材料为W18Cr4V高合金工具钢。
该设计主要以W18Cr4V高合金工具钢制作拉刀为例，介绍了其热处理工艺流程和工艺参数，并说明了热处理过程中材料组织、结构及性能的变化。
第一章是绪论，主要阐述了高速钢的概况和分类，常见热处理，合金元素的作用及其性能。
第二章主要以W18Cr4V高合金工具钢拉刀为例，制订产品的工艺流程，计算工艺参数，其中包括锻造、退火、淬火、回火的加热温度，加热时间，及淬火介质的性能参数，并介绍了其表面强化的热处理工艺。
第三章是设备的选择，它阐述了设备的设计及选择的要求，其中包括加热炉的选择、淬火介质的选择及其它附加设备。
第四章为热处理炉的设计就算，根据年产量及热处理工艺，零件尺寸大小等设计出符合生产要求的热处理炉。
第五章为车间经济指标，主要是根据年产量设计本车间的经济状况。
最后一张为专题，它详细阐述了高速钢的表面强化技术。
关键词：W18Cr4V；工艺流程；工艺参数；表面强化；AbstractThe reference design is designed for a large-scale comprehensive heat treatment shop refer to a domestic steel heat treatment center, the typical product material is W18Cr4V high alloy tool steel. The design takes mainly W18Cr4V high alloy tool steel broaches as an example, introduced its heat treatment process and process parameters, and describes the changes in the material during heat treatment organization, structure and properties. The first chapter is the introduction , mainly on the role and performance of high-speed steel profiles and classification, common heat treatment, alloying elements. The second chapter in W18Cr4V high alloy tool steel broaches. For example, the development of the product process, calculation parameters, including performance parameters forging, annealing, quenching, tempering heating temperature, heating time, and quenching medium, and introduced its surface hardening heat treatment process. The third chapter is the choice of equipment, it describes the design and selection of equipment requirements, including the choice of the furnace, quenching medium and select other additional equipment. Chapter IV of the heat treatment furnace design even if, according to the annual production and heat treatment process, such as the size of parts designed to meet the production requirements of heat treatment furnaces. Chapter V of the workshop economic indicators, the economic situation is mainly designed according to the annual output of the workshop. The last one is the topic, it elaborates high speed steel surface enhancement technology.Keywords: W18Cr4V; process; process parameters; surface hardening;目录第一章绪论 (1)1.1高速钢的简介、现状及展望 (1)1.2高速钢的分类 (3)1.3高速钢的热处理工艺简介 (4)1.4高速钢中各元素的作用 (7)1.5高速钢的性能 (10)1.5.1硬度 (10)1.5.2强度和韧性 (10)1.5.3热稳定性 (11)1.5.4导热性 (11)1.5.5磨削性 (11)第二章工艺路线设计 (12)2.1典型产品分析 (12)2.1.1 W18Cr4V的化学成分 (12)2.1.2 W18Cr4V的临界温度 (12)2.1.3 W18Cr4V的性质 (12)2.2 W18Cr4V的锻造工艺 (13)2.2.1锻造温度及加热温度 (13)2.2.2 锻造过程 (14)2.3热处理工艺的制定 (14)2.3.1退火 (14)2.3.2淬火 (15)2.3.3回火 (17)2.4表面强化 (18)2.5 热处理过程中可能产生的缺陷 (19)第三章主要热处理设备的参数 (21)3.1中温井式电阻炉 (21)3.2埋入式电极盐浴炉 (22)3.3低温井式电阻炉 (24)3.4淬火槽 (26)3.4.1淬火槽的基本结构 (26)3.4.2淬火槽的分类 (27)3.5热处理辅助设备 (29)3.5.1清理设备 (29)3.5.2清洗设备 (30)3.5.3校正与校直设备 (32)3.5.4起重运输设备 (33)第四章电阻炉的设计 (34)4.1电阻炉的设计要求 (34)4.1.1炉膛尺寸的确定 (34)4.1.2电阻炉功率的确定 (37)4.1.3热效率计算 (42)4.1.5空炉升温时间计算 (43)4.1.6功率的分配与接线 (46)4.1.7电热元件材料选择及计算 (46)4.1.8电热偶及其保护套管的设计与选择 (49)4.2淬火槽的设计计算 (49)4.2.1淬火槽设计内容 (49)4.2.2淬火槽的设计原则 (50)4.2.3淬火介质需要量 (50)4.2.4淬火槽形状与尺寸 (51)4.2.5溢流槽尺寸 (53)4.2.6淬火槽淬火介质置换量 (53)4.2.7淬火介质供入管、排出管和事故放油管 (54)第五章车间经济指标的计算 (56)5.1 车间人员的配备 (56)5.1.1直接生产组 (56)5.1.2辅助生产组 (56)5.1.3技术组 (57)5.1.4行政管理组 (57)5.1.5其他人员 (57)5.2热处理车间主要技术经济指标的计算 (57)5.2.1车间年产量 (58)5.2.2车间总面积、生产面积的计算 (58)5.2.3车间工人人数 (58)5.2.4主要加热设备数量 (58)5.2.5总劳动量 (58)5.2.6电力的计算 (59)5.2.7生产用水量计算 (62)5.3车间的经济分析 (63)5.5车间环境保护 (65)专题高速钢的表面强化 (67)结论 (70)致谢 (71)参考文献： (72)第一章绪论1.1高速钢的简介、现状及展望高速钢是高速工具钢的简称。
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W 18Cr4V钢热处理工艺研究
摘要通过对W 18Cr4V钢的性能特点进行了分析、对W 18Cr4V 钢的锻造工艺以及对W 18Cr4V钢进行退火、淬火及回火等热处理研究，得到了在实际生产中, W 18Cr4V钢采用正确的锻造及热处理工艺处理后, 用它生产的刃具及冷作模具综合力学性能好, 使用寿命长.
关键词 W 18Cr4V钢；锻造；热处理 ;退火；淬火；回火
一、对W 18Cr4V钢的介绍
高速钢W 18Cr4V是一种高合金工具钢,钢中含有钨、钼、铬、钒等合金元素, 其总量超过 10%.特点是红硬性和耐磨性高,淬透性好,并且具有一定的韧性, 因而在实际生产中常用来制造刃具和冷作模具. 我们在产品使用中发现,决定其使用寿命的主要因素是锻造和热处理工艺的合理制定.
1、 W 18Cr4V钢的性能特点
W18Cr4V钢的化学成分见表 1。
在钢中, 碳的质量分数为0. 70% ~ 0. 80%, 它一方面要保证能与钨、铬、钒形成足够数量的合金碳化物,又要有一定的碳量溶于奥氏体中,使淬火后获得碳含量过饱和的马氏体, 以保证高硬度和高耐磨性, 以及良好的热硬性。
钨是使高速钢具有热硬性的主要元素, W18Cr4V 钢在退火状态下钨与钢中的碳形成合金碳化物Fe4W2C, 淬火加热时, 一部分Fe4W2 C 溶入奥氏体,淬火后形成含有大量钨及其他合金元素, 有很高回火稳定性的马氏体。
在 560℃回火时钨又以W2C形式弥散析出,造成二次硬化现象, 使钢具有高的热硬性,未溶的合金碳化物起阻碍奥氏体晶粒长大及提高耐磨性作用.。
铬对高速钢性能的主要影响是增加钢的淬透性并改善耐磨性和提高硬度。
钒与碳的结合力比钨或钼大,碳化物很稳定,淬火加热时高温下才可溶解, 能显著阻碍奥氏体晶粒长大。
并且碳化钒的硬度高,颗粒细小、均匀,对提高钢的硬度、耐磨性和韧性有很大影响, 回火时钒也引起二次硬化现象.。
2 组织结构特点
W18Cr4V钢的铸态组织中有大量的莱氏体, 莱氏体中有粗大、不均匀分布的鱼骨状碳化物, 这些碳化物的存在导致高速钢在使用中容易崩刃和磨损。
而这些粗大的碳化物不能用热处理的方法消除, 只能用锻造的方法将其击碎,并使它均匀分布,再用来制造各种刃具
和模具.。
W18Cr4V钢(锻后退火、淬火及回火处理)的金相图
工艺情况：锻后退火、淬火及回火处理
浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀
组织说明：黑色回火马氏体和呈带状聚集分布的碳化物颗粒。
高速钢由于碳和合金元素含量较高，所以形成大量的碳化物。
严重的碳化物不均匀性，易造成锻造或热处理过程中的过热或开裂，还会造成刀具在使用过程中的崩刃现象。
3、化学成分
●W18Cr4V高速钢化學成份：
碳 C ：～(偏差:±
矽 Si：～(偏差:±
锰 Mn：～(偏差:
硫 S ：≤
磷 P ：≤
铬 Cr：～(偏差:±
镍 Ni：残余含量≤
铜 Cu：残余含量≤
钒 V ：～(偏差:±
钼 Mo：≤(偏差:尺寸≤6,±;尺寸＞6,±
钨 W ：～(偏差:尺寸≤10,±;＞10,±
4、W18Cr4V高速钢特性及适用范围
是使用最广泛的钨系通用型高速钢，硬度、红硬性及高温硬度较高，易于磨削加工。
适用作工作温度在 600℃以下仍能保持切削性能的刀具，如車、刨、铣、铰、拉刀、钻頭、各种齿轮刀具及丝锥等，适于加工软的或中等硬度 (300～320HB以下) 的材料。
及制作高温耐磨机械零。
二、 W 18Cr4V钢的锻造工艺
2. 1 锻造温度及加热速度
W18Cr4V钢的始锻温度为1140℃ ~ 1180℃ ,终锻温度在900℃左右。
终锻温度太低会引起锻件开裂,太高会造成晶粒不正常长大, 出现萘状断口。
W18Cr4V属于高合金钢,导热性差,应分段加热, 低温时加热速度慢一些, 高温时则快速加热, 同时要控制好装炉量,并适当地翻转,使工件受热内外温度均匀。
2. 2 锻造过程
W 18Cr4V钢的铸态组织中有大量粗大、不均匀分布的碳化物, 必须经过反复镦粗和拔长, 经验表明,锻造比达到10左右时, 碳化物分布得比较均匀。
当坯料加热到要求的温度时, 即开始锻造。
锻造过程中应严格执行“两轻一重”的锻造方法, 在高温段 1140℃ ~ 1180℃时要轻击, 以防止开裂; 当锻造温度在 1000℃~ 1050℃时要重击, 以保证能打碎碳化物; 当坯料温度低于1000℃时要轻击, 以防内裂纹出现; 当坯料温度降至900℃左右时停锻。
为避免锻造时出现裂纹,镦粗阶段捶击不宜太重,必要时可先将端部“铆锻”后再镦粗,镦粗后立即拔长。
拔长时送进量要控制在锻件高度的0. 6~ 0. 8倍,送进量过小锻不透, 过大则会产生“十字”
裂纹。
镦粗时要避免单面变形或发生歪斜, 拔长时翻转毛坯要均匀, 拔圆时要先倒角, 不要在同一地方多次捶击。
锻造时加热次数由镦拔次数、设备能量以及操作工人的熟练程度等来确定. 但火次不宜太多, 以免产生开裂。
三、W 18Cr4V钢的热处理
W18Cr4V钢为W系高速钢，是在T8A钢的基础上主要加入W、Cr、V元素形成的。
1、W18Cr4V钢的特性
⑴、由于W18Cr4V钢中加入大量W、Cr、V元素，使Fe-C相图中的ES线上升并左移，所以钢中出现大量的共晶莱氏体碳化物，其组织形态有布直接影响钢的性能及使用。
故W18Cr4V钢需经反复锻造加工，使其组织中出现的铸态鱼骨状共晶碳化物碎裂成细小的碳化物颗粒，并呈弥散分布，才能使用。
⑵、W18Cr4V钢中加入Cr元素，主要是提高钢的淬透性，固溶于基体强化基体组织，并改善钢的回火稳定性；同时形成Cr的碳化物作为钢中的强化相。
⑶、W18Cr4V钢中加入W、V元素主要是形成碳化物，作为钢中的强化相，提高钢的强度、硬度与耐磨性；同时细化晶粒，改善钢的韧性。
尤其是V元素细化晶粒作用较强。
⑷、W18Cr4V钢在奥氏体化时，W、V元素可随时其碳化物少量地
固溶于奥氏体中，进一步提高钢的淬透性，同时冷却后存在于基体组织中，强化基体组织和提高钢的回火稳定性。
⑸、W18Cr4V钢中加入大量的C、W、Cr、V元素，会使MS线（马氏体相变开始点）下移，淬火后组织中存在大量的残余奥氏体，在经回火冷却时会转变成马氏体，即出现二次淬火现象。
而淬火组织中的马氏体因溶有大量的W、Cr、V元素，使其保持相当稳定。
在270℃回火时才有碳化物ε相析出，至400℃，碳化物ε转变为Fe3C相并进行聚集，此时马氏体硬度下降。
回火温度升至400℃以上，开始生成特殊碳化物，400℃至500℃，主要析出铬的碳化物。
500℃至600℃，部分Fe3C重新溶解而自回火马氏体中开始析出弥散度很高的碳化物W2C和VC，使硬度回升，即出现二次硬化现象。
由于回火马氏体中溶有大量的W、Cr、V元素，使回火马氏体保持较高的硬度，而析出的碳化物聚集的速度较缓慢，因而会产生显著的红硬性。
⑹、W18Cr4V钢中加入W元素可以消除钢的回火脆性。
⑺、W18Cr4V钢中存有少量的Si、Mn、Mo元素，除提高淬透性外，主要也固溶于基体组织中，起到强化基体组织和改善钢的回火稳定性的作用。
2、W18Cr4V钢的热处理工艺
W18Cr4V钢相变点为： AC1820℃、Accm1330℃、Ar760℃、Ms210℃。
W18Cr4V钢的始锻温度1120~1140℃，终锻温度950℃，锻造后堆集冷却或砂中冷却。
3. 1 退火
锻件锻后应立即放入白灰箱或干砂箱中严埋缓冷, 冷却后应立即进行退火, 退火的目的是为了消除锻造应力, 降低硬度以利于切削加工, 同时也为随后的淬火作组织准备。
W18Cr4V钢常采用等温退火工艺,其工艺路线见图1。
3. 2 淬火
W18Cr4V属于高合金工具钢,导热性差,淬火加热时通常要在800℃ ~ 850℃进行预热, 对于大截面、形状比较复杂的零件, 需进行两次预热。
W18Cr4V钢的淬火加热温度很高, 一般为1270℃ ~ 1280℃ , 在这个温度范围,溶于奥氏体中的合金元素量才会多,淬火后马氏体中的合金元素量相应也高,高速钢的热硬性才会好。
淬火冷却一般采用分级淬火或油冷淬火。
3. 3 回火
W18Cr4V钢淬火后残余奥氏体量较多可达30%,为了减少残余奥氏体量, 消除应力, 稳定组织, 提高力学性能,淬火后要在560℃进行回火,高速钢回火时会产生“二次硬化”现象,使硬度得到提高。
由于高速钢淬火后残余奥氏体量高达 30%, 经一次回火是不能完全消除的, 因此要在 560℃进行三次回火。
回火后的组织由回火马氏体、少量残余奥氏体、块状合金碳化物组成,硬度达到65HRC以上。
淬火
及回火工艺路线见图2。
四、结论
通过对高速钢W 18Cr4V性能特点的分析, 提出其锻造及热处理工艺的合理制定, 在实际生产中, W 18Cr4V钢采用正确的锻造及热处理工艺处理后, 用它生产的刃具及冷作模具综合力学性能好, 使用寿命长。