A 3Cr2W8V a kínai GB/T szabvány szerinti minőség, és az azzal egyenértékű minőség az ASTM/AISI H21 az Egyesült Államokban. A 3Cr2W8V egy nagy hőszilárdságú melegalakító szerszámacél, amelyet általában magas hőmérsékleten és feszültség alatt működő szerszámokhoz használnak. Ledeburitos acél, ami azt jelenti, hogy nagy primer keményfémekből álló mikroszerkezettel rendelkezik, ami hozzájárul a magas hőmérsékleten való nagy kopásállóságához.

1. Kémiai összetétel

C	Si	Mn	Kr	Ny	V.	P	S
0.30 – 0.40%	≤0,40%	≤0,40%	2.20 – 2.70%	7.50 – 9.00%	0.20 – 0.50%	≤0,030%	≤0,030%

2. Fizikai tulajdonságok 3Cr2W8V acélból

2.1 A 3Cr2W8V acél kritikus pontjai

Kritikus pont	Ac₁	Ac₃	Ar₁	Ar₃	Asszony	Mf
Hőmérséklet/°C	850	930	773	835	350	160

2.2 Lineáris tágulási együttható

Hőmérséklet/°C	100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000
Lineáris tágulási együttható α/ × 10⁻⁶ °C⁻¹	12.0	12.3	12.7	13.1	13.5	13.9	14.5	14.5	12.8	13.3

2.3 Fajhőkapacitás

Hőmérséklet/°C	100	200	300	500	800	900
Fajhő-kapacitás cₚ/ [J/(kg·K)]	468.2	473	478	685.5	1262.4	660.4

2.4 Hővezető képesség

Hőmérséklet/°C	100	200	700	900
Hővezető képesség λ/[W/(m·K)]	20.1	22.2	24.3	23.0

2.5 Elektromos ellenállás

Hőmérséklet/°C	20	200	500	700	900
Elektromos ellenállás ρ/ × 10⁻⁶ Ω·m	0.50	0.60	0.80	1.0	1.19

2.6 Egyéb fizikai tulajdonságok

Sűrűség/(g/cm³)	Rugalmassági modulus E/MPa	Nyírási modulus G/MPa
7.74	214 000	73 000

3. A 3Cr2W8V acél meleg kovácsolási folyamatspecifikációja

Tétel	Fűtési hőmérséklet/°C	Kezdeti kovácsolási hőmérséklet/°C	Végső kovácsolási hőmérséklet/°C	Hűtési módszer ①
Acélöntvény	1150 ~ 1200	1100 ~ 1150	850 ~ 900	Először levegőhűtés, majd gödör- vagy homokhűtés
Acél tuskó	1130 ~ 1160	1080 ~ 1120	850 ~ 900	Először levegőhűtés, majd gödör- vagy homokhűtés

① Kovácsolás után viszonylag gyorsan le kell hűteni levegőn Ac₁ alá (kb. 700°C), majd lassan kell lehűteni (aknás hűtés, homokhűtés vagy kemencehűtés), vagy magas hőmérsékletű lágyítás is végezhető. Ha a körülmények megengedik, közvetlen vörös izzítás is végezhető.

4. A 3Cr2W8V acél hőkezelése

4.1 Előmelegítés

① Előzetes hőkezelési folyamatspecifikáció

Előzetes hőkezelési terv	Folyamatparaméterek
Kovácsolás utáni lágyítás	800 ~ 820°C-os melegítési hőmérséklet, 2 ~ 4 órás tartás, kemencében <30 ~ 40°C/h sebességgel 600°C alá hűtve, majd levegőn hűtés. Lágyítás utáni keménység 207 ~ 255HBW, perlit + keményfém szerkezet.
Izotermikus hőkezelés	Melegítési hőmérséklet 800 ~ 820 °C, tartás 2 ~ 4 órán át, kemencében hűtés <30 ~ 40 °C/h sebességgel 600 °C alá, majd levegőn hűtés. Keménység lágyítás után 207 ~ 255 HBW, mikroszerkezet perlit + keményfém.

② Keménység és mikroszerkezet hőkezelés után

Keménység HBW	Mikrostruktúra
	Nem lágyított	Lágyítás után
207 ~ 255	Troostit + Martenzit	Perlit + karbid

4.2 Kioltás

① Ajánlott oltási folyamat

Kioltási hőmérséklet/°C	Hűtőközeg oltása	Hűtési közeg hőmérséklete/°C	Izotermikus tartási hőmérséklet/°C	Végső hűtés 20°C-ra	Keménység HRC
1050 ~ 1100	Olaj	20 ~ 40	150 ~ 180	Léghűtés	49 ~ 52

Megjegyzések:

1. Nagy szerszámok esetén a fűtési hőmérséklet felső határát, kis szerszámok esetén az alsó határt kell használni.
2. A nagyméretű szerszámokat 600-650°C-ra kell előmelegíteni 1-2 órán át, mielőtt folytatnák a melegítést.
3. Lángkemencés melegítés esetén a szerszám vastagságának minden 25 mm-ére 40-50 percig kell melegíteni. Elektromos kemencés melegítés esetén a melegítési időt 40%-vel kell növelni a lángkemencés melegítéshez szükséges időhöz képest.

② A 3Cr2W8V acél általános edzési eljárásai

Kioltási terv	Folyamatparaméterek
Izotermikus kioltás ¹	A melegítési hőmérséklet 1150 °C, majd 350–450 °C-on tartás után olajos hűtés következik. A mikroszerkezet alsó bainit + martenzites, keménysége meghaladja a 47 HRC-t. Izotermikus edzés után alacsony hőmérsékletű, 340–380 °C-os megeresztés ajánlott.
Magas hőmérsékletű kioltás ²	A melegítési hőmérséklet 1150 °C, majd 350–450 °C-on tartás után olajos hűtés következik. A mikroszerkezet alsó bainitből és martenzitből áll, keménysége meghaladja a 47 HRC-t. Izotermikus edzés után alacsony hőmérsékletű, 340–380 °C-os megeresztés ajánlott.

¹ Az izotermikus edzés után kapott bainites szerkezet nagy szilárdságú és szívósságú. Megeresztési ellenállása is sokkal jobb, mint a hagyományos hőkezelésé. Nagyfokú hősokkkal szembeni ellenállással és alacsony szerszámdeformációval rendelkezik, ami meghosszabbíthatja a szerszám élettartamát.

² A 3Cr2W8V acél oltási melegítési hőmérsékletének növelése növeli a martenzit ötvözési fokát, ami kiváló melegszilárdságot, de kissé alacsonyabb szívósságot eredményez. Általában olyan szerszámok gyártásához használják, amelyek nincsenek kitéve jelentős ütőerőknek, de nagy melegszilárdságot igényelnek, mint például extrudáló szerszámok, présöntő szerszámok és réz- és alumíniumötvözetek présformái.

③ A 3Cr2W8V acél edzési hőmérséklete és keménysége közötti összefüggés

Kioltási hőmérséklet /°C	950	1050	1100	1150	1200	1250
Keménység HRC	44	49	52	55	56	57

4.3 Oldatfinomítás és ultrafinom feldolgozás

A kovácsolt darabokat 1200–1250 °C-on oldatkezelésnek vetik alá, hogy a keményfémeket ausztenitté oldják, majd forró olajban vagy forrásban lévő vízben edzik, ezt azonnal magas hőmérsékletű megeresztés vagy rövid távú izotermikus szferoidizációs kezelés követi. A magas hőmérsékletű megeresztést 720–850 °C-on végzik (a darabok feldolgozásának felső, a kész szerszámok alsó határa). A végső hőkezelés hagyományos eljárásokat alkalmazhat, például olajos edzést 1100 °C-on.

4.4 Termelés

① Ajánlott edzési folyamat specifikációi

Edzési cél	Fűtési hőmérséklet/°C	Fűtőberendezések	Hűtés	Keménység HRC
Feszültségmentesítés, szerkezet és méretek stabilizálása	600 ~ 620	Elektromos kemence	Léghűtés	40.2 ~ 47.4

Megjegyzések:

1. A nagyméretű öntőformákat a kioltás után azonnal meg kell erősíteni. Általában kétszer kell megereszteni (620°C-on és 600°C-on, alkalmanként 2-3 órán át). Nagyméretű, összetett alakú öntőformák esetén három megeresztési ciklus is alkalmazható.
2. A forma megeresztése során először 1-3 órán át 350–400 °C-os kemencében kell melegíteni, majd a hőmérsékletet a végső megeresztési hőmérsékletre kell emelni.
3. A megeresztési időt 25 mm vastagságonként 40-45 percnek kell kiszámítani.

② A megeresztési hőmérséklet és a keménység közötti kapcsolat

Kioltási állapot	Keménység HRC különböző megeresztési hőmérsékleteken (°C)	Nem hőkezelt	500°C	550°C	600°C	650°C	670°C	700°C
1050°C-os olajlehűtő	Keménység HRC	49	46	47	43	35	32	27
1075°C olajos oltás	Keménység HRC	50	47	48	44	36	33	30
1100°C-os olajoltás	Keménység HRC	52	48	49	45	40	36	32
1150°C-os olajlehűtő	Keménység HRC	55	49	53	50	45	40	34

4.5 Felületkezelés

Nitridálási folyamat specifikációja

Folyamat	Hőmérséklet/°C	Idő/óra	Közepes	Nitridált réteg
				Mélység/mm	HV keménység
Gáznitridálás	530	3 ~ 6	NH₃ bomlási sebessége 30% ~ 60%	0.07 ~ 0.12	1000 ~ 1160

5. Mechanikai tulajdonságok

A 3Cr2W8V acél egy tipikus nagy hőszilárdságú melegalakító szerszámacél. Magas W- és Cr-tartalma elősegíti a keményfémképződést, ami kiváló magas hőmérsékleti szilárdságot és hőkeménységet, valamint kiváló magas hőmérsékleti mechanikai tulajdonságokat eredményez. Szívóssága és képlékenysége azonban viszonylag gyenge. Ez az acél magas fázisátalakulási hőmérséklettel rendelkezik, és jól ellenáll a váltakozó meleg- és hidegciklusok okozta hőfáradással szemben. Jó edzhetőséget mutat, akár 80 mm átmérőjű szelvényekben is teljesen edzhető, és viszonylag magas hőállósággal rendelkezik.

5.1 A 3Cr2W8V acél mechanikai tulajdonságai különböző megeresztési hőmérsékleteken

Megeresztési hőmérséklet/°C	Rm/MPa	Rp0.2/MPa	Z (%)	A (%)
400	1800	1400	36	18
450	4800	1420	35.5	14
500	1800	1450	35	13
550	1760	1500	35.5	12
600	1620	1410	38	8
650	1270	–	36	12

Jegyzet: 1100°C-os olajedzés.

5.2 3Cr2W8V acél, magas hőmérsékletű keménység

Hőmérsékletek (°C)	300	450	600	650	700	750
Eredeti minta keménysége (HRC)	Magas hőmérsékletű keménység (HV) különböző hőmérsékleteken (°C)
48.8 ~ 49.1	479.5	448.5	414.5	398.5	354.5	208.5
42.0 ~ 43.0	390	386.5	332	304	268	203.5

5.3 Fáradási teljesítmény összehasonlítása a 3Cr2W8V acél és a 4Cr5MoSiV1 között

Acélminőség	Fáradási repedések száma	Repedéshossz / mm
		Teljes hossz	Átlagos hossz
3Cr2W8V (H21)	125	2.81	0.023
4Cr5MoSiV1 (H13)	11	0.46	0.041

6. Alkalmazások

A 3Cr2W8V acél egy nagy hőszilárdságú melegalakító szerszámacél, amely alkalmas melegalakító szerszámok és olyan szerszámok gyártására, amelyek magas hőmérsékleten nagy feszültségeket bírnak el minimális ütőterhelés mellett. Ilyenek például a meleg extrudáló szerszámok szerszámai, magcsapjai és kidobócsapjai; lyukasztók, szerszámok és betétek síkkovácsoló gépekhez; rézötvözet extrudáló szerszámok, nyomásos öntőformák vagy ellenextrudáló szerszámok, amelyek egyidejűleg jelentős nyomó-, hajlító- és húzófeszültségeknek vannak kitéve. Magas hőmérsékletű vágószerszámokhoz is használják meleg fém alkalmazásokban.