3Cr2W8V鋼擠壓桿淬火

■葛花榮，馬新年，彭元飛，袁小婷，劉雯雯

3Cr2W8V鋼擠壓桿淬火

■葛花榮，馬新年，彭元飛，袁小婷，劉雯雯

最近單位來兩件3Cr2W8V鋼（化學成分見表1）擠壓桿（尺寸見圖1）需要淬火處理，硬度要求45～50HRC。

該材料含有較高的鉻含量，可大幅提高馬氏體的淬透性，使其具有較好的抗氧化性。鎢可以防止回火脆性，而且具有高的熱穩定性和耐磨性。較低的碳含量，可以保證鋼的韌性和塑性。碳化物形成元素W和Cr提高鋼的臨界點，因而提高熱疲勞性能。同時，在高溫下比低合金熱作模具鋼具有更高的強度和硬度。適用于高溫、高應力但不受沖擊的壓模。

表1　3Cr2W8V鋼化學成分（質量分數）　　（%）

該材料合金含量高，淬火過程中開裂風險太大。以前這種材料熱處理后出現不同情況的開裂，一般采用H13鋼代料，但這次用戶堅持要采用該材料。其次，3Cr2W8V鋼的始鍛溫度為

1180～1120℃，終鍛溫度為900～850℃，此材料鍛造溫度比淬火溫度還低，鍛造過程極易開裂，或在表面出現微裂紋。這就要求熱處理工藝更應嚴密謹慎，故我公司熱處理車間做出專用工藝。

1. 預備處理

正常工藝路線為：毛坯鍛件→粗加工→調質→精加工→淬火→精加工。調質是為后續淬火工序作預備處理的，但考慮到該材料調質工序后進行淬火序風險太大，故經研究決定，將調質改為球化退火，因為球化退火可以減少淬火加熱時的過熱敏感性、變形及裂紋的傾向性，且可以獲得球狀珠光體。

球化退火具體工藝如圖2所示。球化退火與調質比較：減小了調質后再淬火開裂的風險，獲得了球狀珠光體，減小了變形。

2. 工件淬火

該材料淬火（工藝見圖3）時采用油冷，淬火后的組織為馬氏體+過剩碳化物+一級殘留奧氏體，高溫回火，回火兩次，第二次提高回火溫度，一方面是到該材料的臨界點看硬度是否可以再提高一點，另一方面是再次消除應力穩定尺寸。回火后組織為回火馬氏體+過剩碳化物使基體獲得回火托氏體和索氏體組織。鉻、鎢、釩等碳化物在回火時析出，產生二次硬化，使模具鋼在較高溫度下仍然保持相當高的硬度。為防止該擠壓桿在390mm斜面尺寸處變形，加大校直難度，故采用垂直裝爐方式，以減小變形。

一般合金鋼回火時間為淬火保溫時間的兩倍，但該材料合金含量多，故延長回火時間，一方面可消除淬火應力，另一方面獲得穩定的回火馬氏體組織，減少脆性，提高韌性。

3. 淬火結果

淬火后回火溫度與硬度如表2所示。

表2

4. 試驗總結

通過此次對3Cr2W8V鋼擠壓桿的預備處理和淬火處理，使我們總結了經驗，得到了可以參考的理論數據，為以后該材料的熱處理提供了經驗參考。

圖1　零件尺寸

圖2　球化退火工藝

圖3　淬火工藝

20150415

作者簡介：葛花榮、馬新年、彭元飛、袁小婷、劉雯雯，中冶重工設備有限公司熱處理技術組。