3Cr2W8V模具钢

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概述

3Cr2W8V是铬钨钒系热作模具钢，属于高钨热作模具钢，具有优良的红硬性和高温强度，适合高温高压锻造和压铸工艺，是传统经典热作模具钢牌号。

国家标准对应牌号

• 中国GB：3Cr2W8V
• 美国AISI：H21
• 日本JIS：SKD5

化学成分

元素	含量（%）
C	0.30 ~ 0.40
Si	0.10 ~ 0.40
Mn	0.20 ~ 0.40
Cr	2.20 ~ 2.70
W	7.50 ~ 9.00
V	0.20 ~ 0.50
P	≤ 0.030
S	≤ 0.030

物理性能

密度

• 密度：7.85 g/cm³（约 7850 kg/m³）

弹性模量

• E = 210 GPa （室温）

线膨胀系数

• （20 ~ 600℃）：11.0 ~ 12.0 × 10⁻⁶ /℃

硬度

• 退火状态：≤ 255 HB
• 淬火回火后：48 ~ 56 HRC（常用范围）
  • 压铸模具：50 ~ 54 HRC
  • 锻压模具：48 ~ 52 HRC

热处理工艺

1. 退火

• 温度：800 ~ 840℃
• 冷却：随炉缓慢冷却（≤ 20℃/h 冷却到 500℃ 出炉）
• 硬度：≤ 255 HB
• 目的：降低硬度，便于切削，消除内应力

2. 淬火

• 预热：600 ~ 650℃ 二次预热
• 淬火温度：1050 ~ 1100℃（一般 1070 ~ 1080℃ 常用）
• 冷却：油淬（油温 30 ~ 60℃）冷却到 150 ~ 200℃ 出油空冷
• 淬透性：直径 ≤ 80mm 可以淬透

3. 回火

• 温度：560 ~ 640℃
• 次数：一般回火 2 ~ 3次，每次保温 2 ~ 3h

要求硬度 (HRC)	回火温度 (℃)
54 ~ 56	560 ~ 580
50 ~ 54	580 ~ 600
48 ~ 50	600 ~ 620

性能特点

优点：

• 优良的红硬性 —— 高温下保持高硬度，适合高温长时间工作
• 较高的高温强度 —— 承受高温压力不易变形
• 较好的耐磨性 —— 适合铝合金压铸

缺点：

• 韧性较差 —— 抗热疲劳性能不如 H13，容易热疲劳开裂
• 导热性较差 —— 升温降温应力大
• 价格较高 —— 含钨量高，成本高于 5CrNiMo/H13

应用领域

3Cr2W8V适合高温工况：

• 铝合金压铸模具 —— 尤其是型腔较深、生产批量大的模具
• 高温热锻模具 —— 工作温度 600 ~ 700℃
• 铜合金压铸模具
• 热挤压模具 —— 钢铁和有色金属挤压
• 精压模
• 镰刀、剪刀 —— 冷切刀具也可使用

对比其他热作模具钢

性能	3Cr2W8V	H13	5CrNiMo
红硬性
韧性
抗热疲劳
价格	中高	中	低

使用建议

1. 推荐应用场合：

   • 铝合金压铸，尤其是型腔复杂、批量大
   • 高温热挤压
   • 工作温度 600 ~ 700℃ 的锻模

2. 不推荐：

   • 大中型复杂结构锻模（韧性不足容易开裂）→ 选 5CrNiMo
   • 普通中小型锻模 → 选 5CrMnMo 性价比更高

3. 表面处理：

   • 氮化处理可提高表面硬度和耐磨性，延长模具寿命 20 ~ 30%
   • 渗碳处理可改善表面性能

常见失效原因及预防

失效形式	常见原因	预防措施
热疲劳开裂	韧性不足、冷热循环应力	预热模具、控制浇注温度、回火充分
型腔塌陷	温度过高、红硬性不足	降低浇注温度、保证硬度足够
粘铝粘模	脱模剂选用不当	选用合适脱模剂、适当氮化

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本文由模极社发布

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相关标准参考

• GB/T 1299 合金工具钢
• JB/T 9204 钢件感应淬火

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