100Cr2钢的热处理工艺直接影响其最终性能

100Cr2钢的热处理工艺直接影响其最终性能

引用

网易

1.

https://m.163.com/dy/article/JP80AJH30553K29B.html

100Cr2钢是一种高碳铬合金工具钢，广泛应用于冷作模具、轴承制造、汽车工业等领域。本文将从化学成分、供应形式、热处理工艺、机械性能等多个维度，全面解析这种高性能材料的特点和应用前景。

一、化学成分分析

100Cr2冷作模具钢（对应法国标准NF A35-590 1992和德国标准DIN 17230-1980）是一种高碳铬合金工具，其化学成分以碳（C）、铬（Cr）、锰（Mn）为核心，具体范围如下：

• C（碳）：0.95%~1.10%，提供高硬度和耐磨性，是冷作模具钢的核心元素。
• Cr（铬）：0.40%0.60%（法国标准）或1.30%1.65%（德国标准），显著提升淬透性、耐磨性和耐腐蚀性，并形成高硬度的Cr7C3碳化物。
• Mn（锰）：0.20%0.40%（法国标准）或0.25%0.45%（德国标准），增强脱氧能力，减少热脆性，同时提高韧性和加工性能。
• Si（硅）：0.15%0.30%（法国标准）或0.15%0.35%（德国标准），辅助脱氧并强化铁素体。
• P/S（磷/硫）：≤0.030%，严格控制杂质含量，避免脆性断裂风险

注：不同国家标准的成分差异主要体现在铬含量上，法国标准更适用于常规冷作模具，而德国标准（如DIN 1.3501）则用于高耐磨场景，如轴承制造

二、供应形式

100Cr2钢的供应形式多样，覆盖从精密零件到大型模具的加工需求

1. 线材与圆钢：直径范围0.50mm至800mm，适用于精密刀具或大型模具坯料。
2. 板材：厚度4200mm，宽度10002500mm，用于冲压模具或耐磨衬板。
3. 锻件：包括阶梯轴、圆盘、管材等异形件，满足汽车及机械零件的高强度需求。
4. 钢带与无缝管：钢带厚度0.20~3mm，无缝管适用于液压或气动工具部件。
5. 非标定制：六角棒、方钢等特殊规格，灵活适配不同加工工艺。

三、热处理工艺

100Cr2钢的热处理工艺直接影响其最终性能，核心步骤包括

1. 退火：球化退火（硬度≤223 HBW），温度770790℃，保温24小时后缓慢冷却，消除内应力并改善切削加工性。
2. 淬火：加热至800~860℃（法国标准采用水冷，德国标准多采用油冷），确保奥氏体充分转变为马氏体，基体硬度显著提升至≥60 HRC。
3. 回火：低温回火（160~200℃），平衡残余应力，最终硬度≥60 HRC，同时保持韧性。

特殊工艺：电渣重熔（ESR）或真空精炼可进一步提升材料纯净度，减少碳化物偏析

四、机械性能与物理性能

1. 机械性能

• 硬度：退火后硬度≤223 HBW；淬火+回火后硬度≥60~65 HRC。
• 抗拉强度：≥2000 MPa，屈服强度≥677 MPa，确保模具在高负荷下的结构稳定性。
• 冲击韧性：冲击功≥23 J，通过低温回火优化，减少崩刃风险。
• 疲劳强度：优异的疲劳性能，适用于循环应力工况。

1. 物理性能

• 热稳定性：工作温度≤300℃时仍能保持性能稳定。
• 导热系数：41.3 W/m·°C，适中导热性需配合冷却介质防止局部过热。
• 弹性模量：688 GPa，高刚性支撑高载荷应用。
• 密度：7.85 g/cm³，与常规钢材相近，便于加工与装配。

五、应用领域

100Cr2钢凭借其综合性能，广泛应用于以下领域

1. 冷作模具：冲裁模、冷镦模、拉伸模等，硬度需求HRC58~65，适用于金属板材成型。
2. 轴承制造：滚动元件、传动轴等，高耐磨性延长使用寿命。
3. 汽车工业：燃油泵活塞、气门阀座等关键部件，兼具耐磨与抗疲劳特性。
4. 精密工具：量规、刀具、搓丝辊，要求高尺寸稳定性和表面光洁度。
5. 机械零件：齿轮、轴承、气动工具部件，承受高速重载工况。
6. 特种行业：医疗设备部件、高精度模具等，满足洁净与耐用性需求。

六、材料优势

100Cr2钢的核心优势体现在以下方面

1. 高性价比：相比高合金钢（如Cr12MoV），成本更低且加工性能优异。
2. 强韧平衡：通过锰和铬的协同作用，在保持高硬度的同时提升韧性，减少脆性断裂。
3. 工艺适应性：支持油淬或水冷工艺，减少变形与开裂风险，适合复杂模具制造。
4. 长寿命：耐磨性优于传统高碳钢，在冲压或剪切应用中寿命提升30%~50%。
5. 广泛适用性：从线材到大型锻件，供应形式灵活，适配多行业需求。

七、总结

100Cr2冷作合金模具钢凭借其高碳铬合金设计、优化的热处理工艺及多样化的供应形式，成为高负荷、高磨损工况下的理想选择。其在轴承、模具、汽车制造等领域的广泛应用，印证了其综合性能的优越性。未来，随着精密加工技术的进步，该材料在新能源装备、高端医疗器械等领域的潜力将进一步拓展