材料的特性

GCr15钢是应用最广泛的高碳铬滚动轴承钢、低合金冷作模具钢，是一种综合

性能最佳的水、油淬火通用的冷作模具钢。导柱导套用球化退火轴承钢合金含量较少，经过淬火加回火后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。该钢冷加工塑性中等，可加工性一般，塑性和韧性尚好，焊接性差，对形成白点敏感性大。

   用于制作承受负载罗大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件。水淬时有形甩裂纹的倾向，形状复杂的零件应在热水或油中淬火，焊接性差。

   该钢油淬尺寸30～35mm。轴承用钢一般不建议进行锻造。回火脆性温度为200～250℃。

（2）  供货状态

退火态，硬度≤197HRW。

（3）  化学成分

根据标准GB/T 18254-2002，该钢的化学成分（质量分数）C0.95%～1.05%、

Si0.15%～0.35%、Mn0.25%～0.45%、Cr1.4%～1.65%、Cu≤0.20%、S≤0.020%。

（4）  参考对应牌号

中国GB标准牌号GCr15、美国ASTM标准牌号E52100、日本JIS标准牌号SUJ2、

瑞典标准牌号SKF3、德国DIN标准牌号100Cr6。

（5）  临界点温度(近似值)

Ac₁=745℃、Ar₁=700℃。

（6）  普通退火规范

退火温度790～810℃，炉冷至650℃，出炉空冷，硬度170～207HBW。

（7）  正火规范

正火温度900～920℃，保温时间：盐浴炉25～30s/mm，空气炉70～90s/mm，

空冷，硬度270～390HBW。

（8）  球化退火规范

退火温度780～800℃，保温2～4h，再以30℃/h的冷速炉冷到500～600℃，出

炉空冷。等温温度700～720℃，等温4～6h，炉冷到500～600℃，出炉空冷，硬度179～207HBW。

（9）  等温退火

退火温度790～810℃，保温2～4h，等温温度710～720℃，空冷，硬度207～

229HBW。

（10）高温回火

回火温度650～700℃，空冷，硬度229～285HBW。

（11）返修及翻新模具退火规范

退火温度650～700℃，保温1～3h，空冷。

（12）普通淬火、回火规范

淬火温度830～860℃，油冷，硬度62～66HRC，回火温度150～180℃，硬度61～

66HRC。

（13）高温淬火回火规范

淬火温度900～920℃，油冷，回火温度180℃，油浴冷却。

（14）双介质淬火规范

（860±10）℃×1.5～2h加热，先预冷40～60s，夏季取上限，冬季取下限，

在模具棱角处冷到650～700℃时迅速淬入W （MaCl）为7%水溶液中。水冷时间按0.5～0.67s/mm计算。

出水后再空冷15s左右，然后，然后淬火入20号机油冷至160℃出油，（200±

10℃）×3～3.5h回火。模具硬度≥55HRC。

（15）球化退火+淬火+二次回火规范

该工艺就是在原工艺的基础上再增加二次回火，二次回火后，硬度一定要控

制在58～60HRC。

    该工艺用于小型轴承滚子冷冲模具，使用寿命可达上千件，大大降低了成本，经济效益显著提高。

（16）碱液分级淬火、低高温回火

550～600℃预热10～15min，840～860℃加热（加热系数按30s/mm计）,160~190

℃×2～3min碱浴分级淬火，150～160℃×2h回火，300～350℃×1h回火。

   冲模使用寿命提高10倍。

（17）高温固溶和循环加热淬火双细化工艺规范

根据冷冲模需要，采用盐浴进行高温固溶和循环加热淬火双细化工艺，在不

降低强度和耐磨性的情况下，提高模具韧性。

（18）碳氮共渗规范

加热温度820～830℃，共渗时间1.5～3h。油冷，深冷处理温度-70～-60℃。

回火温度150～160℃，空冷，硬度67HRC。

（19）稀土钒硼共渗+淬火工艺

950℃×4h稀土钒硼共渗，炉冷至845℃（按1min/mm加热保温），预冷至800～

820℃后淬油，160℃×1.5h×2次回火。

（20）盐浴渗钒工艺

盐浴主要成分：V₂O₅和Al粉。

950℃×3h渗钒淬火+180℃×2h回火，渗层深度由表至里依次是白亮层（厚度

14μΜ）、过渡层。表面硬度为3150～3690HV0.1（渗硼层硬度仅为1200～1510HV0.1）。

（21）激光热处理规范

采用500WCO₂激光器淬火，功率密度0.3×10⁴W/cm²，离焦量3mm,扫描速度

50mm/s，激光处理前工件经磷酸盐磷化处理。

（22）典型应用举例

1）该钢用于冲裁模，要求高耐磨的凸、凹模，制作凸模时要求硬度60～62HRC，

制作凹模时要求硬度62～64HRC。

2）用于开口模整体模块：轻载荷、较大尺寸，表面硬度＞62HRC，心部硬度

＜55HRC。

3）用于嵌镶模块套：重载荷、形状复杂的大中型模具，批量生产钢球、滚子

的冷镦模。

4）导柱导套用钢。

5）经高温固溶和循环洄加热淬火双细化工艺处理的GCr15冷冲头使用寿命从

原常规热处理工艺的2000件提高到14000件。

6）GCr15钢采用高温淬火工艺，用于粉末冶金压模，使用寿命由原来的3500～

5000件提高到14000件。

7）用于GCr15钢挤切模，经稀土钒硼共渗、淬火工艺处理后，模具使用寿命

提高3～7倍。

8）GCr15钢耐火砖模具经双介质淬火工艺处理后，模具使用寿命大幅提高。

9）GCr15钢冷冲模经激光处理后，使用寿命由原来普通处理的800～1000件提

高11200～16000件。

  10）GCr15钢无缝钢管冷拔模具经渗钒处理后，抗咬合性和耐磨性显著提

高，连续拉拔管由原来的100m增加至400m。

  11）可用于淬硬型塑料模具钢。

  12）用于热固性塑料成型模，要求高耐磨、高强度的模具。

  13）用于模具导柱、导套。