我国热作模具钢性能数据集(续)
8Cr3钢、4Cr3MoMnWV(TM）钢和6Cr4Mo3Ni2WV(CG2)钢
8Cr3钢是纳入我国GBl299标准，沿用已久成熟的热作工模具钢。该钢在T8碳工具钢的基础上，加入3.5％左右的铬。由于铬的作用能在基体中形成细小而均匀分布的碳化物，因此使8Cr3钢具有较好的淬透性和一定的室温和高温性能。因其合金元素含量低，价格便宜，但高温力学性能明显不如现有的热作模具钢，通常用于制作承受500℃以下冲击载荷较小，而且是在磨损条件下工作的热作模具。如热切边模、螺栓和螺钉热顶锻模、热弯和热剪用的成形冲模等。试样材料由首钢特殊钢公司生产，大气电炉冶炼。
4Cr3Mo2MnWV钢是我国在4Cr3Mo3V钢的基础上自行研制的热作模具钢。该钢与4Cr3Mo3V钢相比减少了约l％的钼，而用增加约1％的钨和0.5％的钒以及适量的锰，来提高钢的高温热强性和耐磨性。常用来制作受冲击力较大的中小机锻模和热强性或抗热磨损性能要求较高的热挤压和热穿孔模具等。试样材料由首钢特殊钢公司生产，大气电炉冶炼。
6Cr4Mo3Ni2WV钢系属基体钢，是一种空冷硬化型的热作和冷作模具兼容的钢种。该钢也是在4Cr3Mo3V钢的基础上重新调整合金元素含量，通过增加约0.2％碳、1％铬、2％镍、1％钨和适量的钒，来提高钢的室温和高温强韧性、耐磨性及抗热疲劳性能。该钢作为热作模具常用来制作受冲击力较大的热冲模和热强性或抗热磨损性能要求较高的热
挤压模具等。作为冷作模具常用来制作冲头和凸模等。试样材料由贵阳钢厂生产，大气电炉冶炼。
由于8Cr3钢在各材料手册报导较多，用户也积累了不少的应用经验。而4Cr3Mo2MnWV钢和6Cr4Mo3Ni2WV钢因其在国内应用较少。所以本研究对这3种钢仅做少量数据，同时对此类钢不与国内常用钢种作对比分析，仅作为用户选材时参考。
1 试样化学成分(质量分数，％)
| 钢号 | C | Cr | Mn | Mo | V | Si | Ni | W | S | P |
| 8Cr3 | 0.76 | 3.61 | 0.23 | - | - | 0.18 | - | - | 0.014 | 0.08 |
| 4Cr3Mo2MnWV | 0.37 | 2.72 | 1.02 | 1.80 | 1.16 | 0.36 | - | 1.10 | 0.003 | 0.007 |
| 6Cr4Mo3Ni2WV | 0.57 | 4.16 | 0.71 | 2.76 | 1.01 | 0.22 | 1.97 | 0.90 | 0.006 | 0.017 |
2 试样的热加工工艺
2.1 锻造
| 钢号 | 原材料 | 加热温度/℃ | 开锻温度/℃ | 停锻温度/℃ | 冷却方式 |
| 8Cr3 | 钢锭 | 1150―1180 | 1120―1150 | ≥850 | 砂或坑缓冷 |
| 钢锭 | 1140―1170 | 1100―1140 | ≥800 | 砂或坑缓冷 | |
| 4Cr3Mo2MnWV | 钢锭 | 1130―1160 | 1100―1120 | ≥900 | 砂或坑缓冷 |
| 钢锭 | 1100―1150 | 1080―1100 | ≥850 | 砂或坑缓冷 | |
| 6Cr4Mo3Ni2WV | 钢锭 | 1120―1150 | 11080―1100 | ≥900 | 砂或坑缓冷 |
| 钢锭 | 1100―1140 | 1050―1080 | ≥850 | 砂或坑缓冷 |
2.2 退火
| 钢号 | 名称 | 加热温度/℃ | 保温时间/h | 等温温度/℃ | 保温时间/h | 冷却方式（硬度/HB） |
| 8Cr3 | 棒材退火 | 800―820 | 2+1min/mm | 随炉冷至＜500℃出炉空冷（207―255） | ||
| 4Cr3Mo2MnWV | 锻坯等温退火1） | 820―840 | 1+1min/mm | 700±10 | 2+1min/mm | 随炉冷至＜500℃出炉空冷（≤250） |
| 6Cr4Mo3Ni2WV | 锻坯等温退火1） | 800―820 | 2+1min/mm | 650±10 | 2+1min/mm | 随炉冷至＜500℃出炉空冷（≤250） |
注：1）装炉方式为≤500℃入炉，随炉升温。
2.3 淬火
| 钢号 | 预热 | 淬火温度/℃ | 保温时间/s | 冷却介质 | 硬度/HRC |
| 8Cr3 | 箱式炉550℃保温时间30min+1min/mm | 盐浴炉850±10 | 40/mm | 油 | 57 |
| 4Cr3Mo2MnWV | 箱式炉550℃保温时间30min+1min/mm | 盐浴炉1060±10 | 20―25mm | 油 | 52―53 |
| 盐浴炉850℃保温时间5min+0.5min/mm | |||||
|
6Cr4Mo3Ni2WV
|
箱式炉550℃保温时间30min+1min/mm | 盐浴炉1130±10 | 20―25mm | 油 | 62―62.5 |
| 盐浴炉850℃保温时间5min+0.5min/mm |
2.4 回火
（1）8Cr3钢回火温度与硬度的关系（保温2h）
| 回火温度/℃ | 100 | 200 | 300 | 450 | 500 | 540 |
| 硬度/HRC | 56.0 | 56.0 | 54.0 | 46.0 | 40.5 | 37.0 |
（2）4Cr3Mo2MnWV钢回火温度与硬度的关系（保温2h）
| 回火温度/℃ | 100 | 200 | 300 | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 | 620 | 660 | 700 |
| 硬度/HRC | 52.0 | 51.0 | 52.0 | 51.5 | 51.0 | 52.0 | 51.0 | 50.5 | 48.0 | 45.0 | 35.0 |
（3）6Cr4Mo3Ni2WV钢回火温度与硬度的关系（保温2h）
| 回火温度/℃ | 100 | 200 | 300 | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 | 620 | 660 | 700 |
| 硬度/HRC | 64.0 | 59.5 | 57.0 | 57.5 | 57.5 | 60.5 | 60.5 | 59.0 | 51.5 | 45.0 | 38.2 |
（4）性能试样的回火工艺
| 钢号 | 要求硬度/HRC | 第一次回火温度/℃×保温时间/h | 硬度/HRC | 第二次回火温度/℃×保温时间/h | 硬度/HRC |
| 8Cr3 | 47―49 | 350×2 | 50.0―51.0 | 380×2 | 49.0―51.0 |
| 4Cr3Mo2MnWV | 47―49 | 610×2 | 49.5―50.0 | 620×2 | 48.0―48.5 |
| 6Cr4Mo3Ni2WV | 47―49 | 640×2 | 52.8―54.2 | 655×2 | 47.0―48.0 |
3 室温力学性能
3.1 室温拉伸
| 钢号 | 试样硬度/HRC | σb/MPa | σs/MPa | δ5，/% | ψ，/% |
| 8Cr3 | 49.0―51.0 | 1761 | 1621 | 6.8 | 26.0 |
| 4Cr3Mo2MnWV | 48.0―48.5 | 1605 | 1433 | 10.9 | 46.1 |
| 6Cr4Mo3Ni2WV | 47.0―48.0 | 1647 | 1432 | 7.1 | 10.7 |
3.2 室温冲击韧性
| 钢号 | 试样硬度/HRC | σb/MPa | 钢号 | 试样硬度/HRC | Ak/J |
| 8Cr3 | 49.0―51.0 | 1761 | 8Cr3 | 49.0―51.0 | 9.7 |
| 4Cr3Mo2MnWV | 48.0―48.5 | 1605 | 4Cr3Mo2MnWV | 48.0―48.5 | 14.7 |
| 6Cr4Mo3Ni2WV | 47.0―48.0 | 1647 | 6Cr4Mo3Ni2WV | 47.0―48.0 | 9.9 |
4 特殊性能
4.1 抗氧化性 氧化增重值（g/m2）
8Cr3钢试样硬度为49.0―51.0HRC；4Cr3Mo2MnWV钢试样的硬度为48.0―48.5HRC。
（1）600℃
| 时间/h | 2 | 7 | 15 | 25 | 35 | 45 | 60 | 80 | 125 | 150 |
| 8Cr3 | 2.9 | 6.7 | 13.0 | 18.2 | 23.4 | 27.4 | 32.6 | 37.7 | 48.5 | 53.2 |
| 4Cr3Mo2MnWV | 0 | 0 | 0.6 | 0.6 | 0.8 | 0.8 | 1.1 | 1.4 | 1.8 | 2.3 |
（2）750℃
| 时间/h | 2 | 5 | 8 | 11 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 |
| 8Cr3 | 14.7 | 31.7 | 48.2 | 63.4 | 77.8 | 96.2 | 115.0 | 132.1 | 150.4 | 169.0 | 189.6 | 210.5 |
| 4Cr3Mo2MnWV | 6.1 | 12.6 | 21.0 | 32.6 | 43.4 | 58.2 | 69.8 | 80.9 | 90.6 | 101.9 | 113.6 | 126.0 |
（3）1000℃
| 时间/h | 2 | 5 | 8 | 11 |
| 8Cr3 | 14.7 | 31.7 | 48.2 | 63.4 |
| 4Cr3Mo2MnWV | 6.1 | 12.6 | 21.0 | 32.6 |
4.2 热稳定性（HRC）
（1）620℃
| 时间/h | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 11.5 | 14.5 | 17.5 | 21 |
| 8Cr3 | 49.6 | 29.9 | 29.6 | 27.4 | 27.8 | 27.9 | 27.6 | 26.1 | 25.1 |
| 4Cr3Mo2MnWV | 49.4 | 47.9 | 46.3 | 45.9 | 45.0 | 44.4 | 42.5 | 42.1 | 41.6 |
（2）660℃
| 时间/h | 0 | 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 9 | 12 |
| 8Cr3 | 50.1 | 27.4 | 25.2 | 25.3 | 25.5 | |||
| 4Cr3Mo2MnWV | 49.5 | 44.7 | 40.5 | 40.9 | 37.6 | 35.1 | 34.4 | 33.3 |
（3）700℃
| 时间/h | 0 | 0.5 | 1 | 1.5 | 2 | 3 |
| 4Cr3Mo2MnWV | 47.3 | 39.8 | 37.2 | 34.7 | 32.8 | 31.2 |
4.3 热疲劳性（级别）
| 钢号 | 试样硬度/HRC | 20℃←→650℃ | 20℃←→750℃ |
| 8Cr3 | 49.0―51.0 | 9.8 | 20.0 |
5 回火稳定性1）（℃）
| 钢号 | 淬火温度℃/硬度/HRC | 二次硬化峰温度/℃ | 二次硬化最高硬度/HRC | 49HRC回火温度 | 42HRC回火温度 | 36HRC回火温度 |
| 8Cr3 | 850/ 56.8―57.5 | 390 | 485 | 560 | ||
| 4Cr3Mo2MnWV | 1060/ | 500―550 | 52.0 | 610 | 660 | 700 |
| WV钢 | 52.0―53.0 | |||||
| 6Cr4Mo3Ni2WV | 1130/ | 550 | 61.0 | 650 | 685 | 715 |
| WV钢 | 62.0―62.5 |
注：1）保温2h的回火稳定性。
