国标W18Cr4V化学成分与加工性能

# 国标W18Cr4V化学成分与加工性能

## 一、化学成分

1. **主要元素**

   - **钨（W）**：W18Cr4V中钨的含量约为17.5% - 19%。钨是一种重要的合金元素，它能提高钢的硬度、红硬性和耐磨性。在高温下，钨形成的碳化物非常稳定，能阻止晶粒长大，从而保证钢在高温下仍具有较高的硬度和强度。例如，在高速切削刀具的应用中，高温下钨的这种特性使得刀具刃口能够保持锋利，不易变形。

   - **铬（Cr）**：铬的含量大约为3.8% - 4.4%。铬能提高钢的淬透性，并且在钢的表面形成一层致密的氧化铬保护膜，增强钢的耐腐蚀性。在W18Cr4V中，铬的存在有助于提高钢的整体性能，使其在不同的工作环境下具有较好的稳定性。

   - **钒（V）**：钒的含量在1% - 1.4%之间。钒在钢中形成的碳化物细小且弥散分布，能有效地细化晶粒，提高钢的强度和韧性。同时，钒的碳化物也有助于提高钢的耐磨性，这对于刀具等需要耐磨性能的应用非常关键。

2. **其他元素**

   - 含有一定量的碳（C），其含量约为0.7% - 0.8%。碳是保证钢具有足够硬度和强度的重要元素，它与钨、铬、钒等元素形成各种碳化物，从而影响钢的性能。此外，还含有少量的硅（Si）和锰（Mn）等元素，它们主要起到脱氧和改善钢的加工性能等辅助作用。

## 二、加工性能

### （一）锻造性能

1. **锻造特点**

   - W18Cr4V的锻造性能较差。由于其含有大量的合金元素，导致钢的导热性差，在锻造加热时需要缓慢升温，以防止产生过大的热应力。例如，如果升温速度过快，可能会导致钢坯内部和外部温差过大，从而产生裂纹。

   - 它的始锻温度一般在1050 - 1100°C，终锻温度不能低于900°C。在锻造过程中，需要较大的锻造比，通常要经过多次镦粗和拔长操作，以破碎铸态组织中的粗大碳化物，使其均匀分布。如果碳化物分布不均匀，会严重影响钢的性能，特别是韧性和耐磨性。

2. **锻造后的处理**

   - 锻造后需要进行缓冷，一般采用坑冷或砂冷等方式。这是因为如果冷却速度过快，会产生较大的内应力，甚至可能导致开裂。

### （二）切削加工性能

1. **切削难度**

   - W18Cr4V的切削加工性能很差。由于其硬度高、红硬性好，在切削过程中，刀具磨损非常快。普通的高速钢刀具很难对其进行有效的切削加工。

   - 切削时，切削力较大，需要采用较低的切削速度、较小的进给量和切削深度。例如，在车削W18Cr4V时，切削速度可能只有普通碳钢的1/10左右。

2. **改善切削加工性的措施**

   - 可以采用特殊的刀具材料，如硬质合金刀具或陶瓷刀具。同时，对刀具进行合理的几何参数设计，如增大前角、减小后角等，以降低切削力和改善切削条件。另外，采用合适的切削液也有助于提高切削加工性能，切削液可以起到冷却、润滑和清洗的作用。

### （三）热处理性能

1. **淬火**

   - W18Cr4V的淬火加热温度很高，一般在1270 - 1285°C。这是为了使合金元素充分溶入奥氏体中，以获得高的红硬性。淬火冷却通常采用油冷，以防止冷却速度过快导致开裂。

   - 在淬火过程中，要严格控制加热速度、保温时间和冷却速度等参数，以确保获得理想的淬火组织。

2. **回火**

   - 回火温度一般为550 - 570°C，需要进行多次回火。多次回火的目的是消除淬火应力，稳定组织，并且进一步提高钢的硬度和韧性。在每次回火过程中，会发生二次硬化现象，这是由于在回火过程中，合金碳化物的析出和弥散分布，提高了钢的硬度。