3Cr2W8V, Çin GB/T standardına göre bir sınıftır ve eşdeğer sınıfı ASTM/AISI H21 Amerika Birleşik Devletleri'nde. 3Cr2W8V, yüksek sıcaklık ve gerilim altında çalışan kalıplar için yaygın olarak kullanılan, yüksek termal dayanımlı bir sıcak iş takım çeliğidir. Ledeburitik bir çeliktir, yani yüksek sıcaklıklarda yüksek aşınma direncine katkıda bulunan büyük birincil karbürlere sahip bir mikro yapıya sahiptir.

1. Kimyasal Bileşim

C	Si	Mn	Cr	B	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. Fiziksel Özellikler 3Cr2W8V Çelik

2.1 3Cr2W8V Çeliklerinin Kritik Noktaları

Kritik Nokta	Ac₁	Ac₃	Ar₁	Ar₃	Bayan	Bay
Sıcaklık/°C	850	930	773	835	350	160

2.2 Doğrusal Genleşme Katsayısı

Sıcaklık/°C	100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000
Doğrusal Genleşme Katsayısı 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 Özgül Isı Kapasitesi

Sıcaklık/°C	100	200	300	500	800	900
Özgül Isı Kapasitesi cₚ/ [J/(kg·K)]	468.2	473	478	685.5	1262.4	660.4

2.4 Isıl İletkenlik

Sıcaklık/°C	100	200	700	900
Isıl İletkenlik λ/[W/(m·K)]	20.1	22.2	24.3	23.0

2.5 Elektriksel Direnç

Sıcaklık/°C	20	200	500	700	900
Elektriksel Direnç ρ/ × 10⁻⁶ Ω·m	0.50	0.60	0.80	1.0	1.19

2.6 Diğer Fiziksel Özellikler

Yoğunluk/(g/cm³)	Elastisite Modülü E/MPa	Kesme Modülü G/MPa
7.74	214 000	73 000

3. 3Cr2W8V Çelik için Sıcak Dövme İşlemi Spesifikasyonu

Öğe	Isıtma Sıcaklığı/°C	İlk Dövme Sıcaklığı/°C	Son Dövme Sıcaklığı/°C	Soğutma Yöntemi ①
Çelik Külçe	1150 ~ 1200	1100 ~ 1150	850 ~ 900	Önce hava soğutması, sonra çukur veya kum soğutması
Çelik Kütük	1130 ~ 1160	1080 ~ 1120	850 ~ 900	Önce hava soğutması, sonra çukur veya kum soğutması

① Dövme işleminden sonra, havada nispeten hızlı bir şekilde Ac₁'nin (yaklaşık 700°C) altına soğutulmalı, ardından yavaş soğutma (çukur soğutma, kum soğutma veya fırın soğutma) veya yüksek sıcaklıkta tavlama yapılabilir. Koşullar uygunsa, doğrudan kızıl-sıcak tavlama yapılabilir.

4. 3Cr2W8V Çeliğinin Isıl İşlemi

4.1 Ön ısıtma

① Ön Isıl İşlem Prosesi Spesifikasyonu

Ön Isıl İşlem Planı	İşlem Parametreleri
Dövme sonrası tavlama	Isıtma sıcaklığı 800 ~ 820°C, 2 ~ 4 saat bekletilir, fırında < 30 ~ 40°C/saat sıcaklıkta 600°C'nin altına kadar soğutulur, ardından hava ile soğutulur. Tavlama sonrası sertlik 207 ~ 255HBW'dir, mikro yapı perlit + karbürdür.
İzotermal tavlama	Isıtma sıcaklığı 800 ~ 820°C, 2 ~ 4 saat bekletilir, fırında < 30 ~ 40°C/saat sıcaklıkta 600°C'nin altına kadar soğutulur, ardından hava ile soğutulur. Tavlama sonrası sertlik 207 ~ 255HBW'dir, mikro yapı perlit + karbürdür.

② Tavlama Sonrası Sertlik ve Mikro Yapı

Sertlik HBW	Mikro yapı
	Tavlanmamış	Tavlamadan Sonra
207 ~ 255	Troostit + Martensit	Perlit + Karbür

4.2 Söndürme

① Önerilen Söndürme İşlemi

Söndürme Sıcaklığı/°C	Söndürme Soğutma Ortamı	Söndürme Soğutma Ortam Sıcaklığı/°C	İzotermal Tutma Sıcaklığı/°C	20°C'ye Son Soğutma	Sertlik HRC
1050 ~ 1100	Yağ	20 ~ 40	150 ~ 180	Hava Soğutma	49 ~ 52

Notlar:

1. Büyük kalıplar için ısıtma sıcaklığının üst sınırını, küçük kalıplar için ise alt sınırını kullanın.
2. Büyük kalıplar ısıtmaya devam etmeden önce 1-2 saat boyunca 600-650°C'ye önceden ısıtılmalıdır.
3. Alevli fırın ısıtması için, her 25 mm kalıp kalınlığı için 40 ~ 50 dakika bekleyin. Elektrikli fırın ısıtması için, ısıtma süresini alevli fırın ısıtması için gereken süreden 40% daha artırın.

② 3Cr2W8V Çelik için Yaygın Söndürme İşlemleri

Söndürme Planı	İşlem Parametreleri
İzotermal Söndürme ¹	Isıtma sıcaklığı 1150°C olup, 350-450°C'de bekletildikten sonra yağ soğutması yapılır. Mikro yapı, alt bainit + martensitten oluşur ve sertliği 47HRC'nin üzerine çıkar. İzotermal söndürmeden sonra, 340-380°C sıcaklıkta düşük sıcaklıkta tavlama önerilir.
Yüksek Sıcaklıkta Söndürme ²	Isıtma sıcaklığı 1150°C olup, 350-450°C'de bekletildikten sonra yağ soğutması yapılır. Mikro yapı, sertliği 47HRC'nin üzerinde olan alt bainit ve martensitten oluşur. İzotermal söndürmeden sonra, 340-380°C sıcaklıkta düşük sıcaklıkta tavlama önerilir.

¹ İzotermal söndürmeden sonra elde edilen bainitik yapı yüksek mukavemet ve tokluğa sahiptir. Tavlama direnci de geleneksel ısıl işleme göre çok daha iyidir. Isıl şoka karşı yüksek direnç ve düşük kalıp deformasyonu sayesinde kalıbın kullanım ömrü uzar.

² 3Cr2W8V çeliğinin söndürme ısıtma sıcaklığının artırılması, martensitin alaşım derecesini artırarak mükemmel sıcak mukavemet, ancak biraz daha düşük tokluk sağlar. Genellikle, önemli darbe kuvvetlerine maruz kalmayan ancak yüksek sıcak mukavemet gerektiren kalıpların (örneğin ekstrüzyon kalıpları, döküm kalıpları ve bakır ve alüminyum alaşımları için pres şekillendirme kalıpları) üretiminde kullanılır.

③ 3Cr2W8V Çeliğinin Söndürme Sıcaklığı ile Sertliği Arasındaki İlişki

Söndürme Sıcaklığı /°C	950	1050	1100	1150	1200	1250
Sertlik HRC	44	49	52	55	56	57

4.3 Çözelti Rafinasyonu ve Ultra İnce İşleme

Dövme ham parçalar, karbürleri ostenite dönüştürmek için 1200-1250°C'de çözeltiye alınır, ardından sıcak yağda veya kaynar suda söndürülür ve hemen ardından yüksek sıcaklıkta tavlama veya kısa süreli izotermal küreselleştirme işlemine tabi tutulur. Yüksek sıcaklıkta tavlama, ham parça işleme için üst sınır olan 720-850°C'de (bitmiş kalıplar için alt sınır) gerçekleştirilir. Son ısıl işlem, 1100°C'de yağda söndürme gibi geleneksel işlemlerle gerçekleştirilebilir.

4.4 Terminasyon

① Önerilen Tavlama İşlemi Spesifikasyonları

Tavlama Amacı	Isıtma Sıcaklığı/°C	Isıtma Ekipmanları	Soğutma	Sertlik HRC
Gerilim giderme, yapıyı ve boyutları sabitleme	600 ~ 620	Elektrikli fırın	Hava soğutma	40.2 ~ 47.4

Notlar:

1. Büyük kalıplar, su verme işleminden hemen sonra temperlenmelidir. Genellikle iki kez (620°C ve 600°C'de, her seferinde 2-3 saat) temperleme gerekir. Karmaşık şekillere sahip büyük kalıplar için üç temperleme döngüsü kullanılabilir.
2. Kalıbı temperlerken önce 350 ~ 400°C'deki fırına koyup 1-3 saat kadar ısıtın, sonra sıcaklığı son temperleme sıcaklığına yükseltin.
3. Temperleme bekleme süresi her 25 mm kalınlık için 40-45 dakika olarak hesaplanmalıdır.

② Temperleme Sıcaklığı ile Sertlik Arasındaki İlişki

Söndürme Durumu	Farklı Tavlama Sıcaklıklarında (°C) Sertlik HRC	Tavlanmamış	500(°C)	550(°C)	600°C	650°C	670°C	700°C
1050°C Yağ Söndürme	Sertlik HRC	49	46	47	43	35	32	27
1075°C Yağ Söndürme	Sertlik HRC	50	47	48	44	36	33	30
1100°C Yağ Söndürme	Sertlik HRC	52	48	49	45	40	36	32
1150°C Yağ Söndürme	Sertlik HRC	55	49	53	50	45	40	34

4.5 Yüzey İşlemi

Nitrürleme İşlemi Spesifikasyonu

Süreç	Sıcaklık/°C	Zaman/saat	Orta	Nitrürlenmiş tabaka
				Derinlik/mm	Sertlik HV
Gaz Nitrürleme	530	3 ~ 6	NH₃ ayrışma hızı 30% ~ 60%	0.07 ~ 0.12	1000 ~ 1160

5. Mekanik Özellikler

3Cr2W8V çeliği, tipik bir yüksek ısıl dayanımlı sıcak iş takım çeliğidir. Yüksek W ve Cr element içeriği, karbür oluşumunu destekleyerek üstün yüksek sıcaklık dayanımı ve termal sertliğin yanı sıra mükemmel yüksek sıcaklık mekanik özellikleri sağlar. Ancak tokluğu ve plastisitesi nispeten zayıftır. Bu çelik, yüksek bir faz dönüşüm sıcaklığına sahiptir ve dönüşümlü sıcak ve soğuk çevrimlerden kaynaklanan termal yorgunluğa karşı iyi bir direnç gösterir. 80 mm çapa kadar kesitlerde tamamen sertleşebildiği için iyi bir sertleşebilirlik ve nispeten yüksek bir temperleme direncine sahiptir.

5.1 Farklı Tavlama Sıcaklıklarında 3Cr2W8V Çeliğinin Mekanik Özellikleri

Temperleme Sıcaklığı/°C	RM/MPa	Rp0.2/MPa	Z (%)	Bir (%)
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

Not: 1100°C yağ soğutma.

5.2 3Cr2W8V Çelik Yüksek Sıcaklık Sertliği

Sıcaklıklar (°C)	300	450	600	650	700	750
Orijinal Numune Sertliği (HRC)	Çeşitli sıcaklıklarda (°C) Yüksek Sıcaklık Sertliği (HV)
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 3Cr2W8V Çelik ile 4Cr5MoSiV1 Arasındaki Yorulma Performansı Karşılaştırması

Çelik Sınıfı	Yorgunluk Çatlaklarının Sayısı	Çatlak Uzunluğu / mm
		Toplam Uzunluk	Ortalama Uzunluk
3Cr2W8V (H21)	125	2.81	0.023
4Cr5MoSiV1 (H13)	11	0.46	0.041

6. Uygulamalar

3Cr2W8V çeliği, minimum darbe yükleriyle yüksek sıcaklıklarda yüksek gerilimlere dayanıklı sıcak iş kalıpları ve kalıpları üretmek için uygun, yüksek ısı dayanımlı bir sıcak iş takım çeliğidir. Örnekler arasında sıcak ekstrüzyon kalıpları için kalıplar, çekirdek pimleri ve ejektör pimleri; düz dövme makineleri için zımbalar, kalıplar ve uçlar; aynı anda önemli basınç, eğilme ve çekme gerilimlerine maruz kalan bakır alaşımlı ekstrüzyon kalıpları, döküm kalıpları veya karşı ekstrüzyon kalıpları bulunur. Ayrıca sıcak metal uygulamalarında yüksek sıcaklıklı kesici takımlar için de kullanılır.