V3N概述
V3N化學成分W12Mo3Cr4V3N（簡稱V3N）。起初國家投入經費研製它是為解決中國長期缺乏高性能高速鋼車刀的問題。國外以高鈷高速鋼性能最為優異。而鈷價格較貴，中國鈷資源貧乏，且鈷有毒，所以當時投入了大量人力財力去研製無鈷產品。其中一支由北京鋼鐵學院（現北京科技大學）陳景榕、曹厚義、大冶鋼廠董密林、五四六廠金裕林、七三八廠李自輝等專家組織研發的W12Mo3Cr4V3N材料性能最為優異，綜合性能完全可以替代國外高性能高速鋼M42、HSP15，而韌性強於M42。故國家科學委員會為表彰他們在科學技術現代化方面作出的重大貢獻於1982年10月頒發了發明獎勵並授予發明證書。但由於焊接硬質合金刀頭車刀的出現和迅速發展，高速鋼車刀市場被嚴重擠壓甚至有被取代趨勢，所以高速鋼的研製並沒有繼續大力地進行下去，V3N車刀也一直未能投入生產和套用。直到1995年在北京科技大學曹厚義、陳景榕、高錦華教授的組織下發展了：（1）以“ 碳飽和度判別法” 為中心的一整套“ 成分-熱處理-硬度” 間的調節技術，最大限度發揮碳化物形成元素的硬化作用，又不致使脆性增加; （2）加N細化鋼中共晶碳化物, 改善淬火組織,改善韌性，（3）完成了從試驗室到工業生產的改造。這大大拓寬了V3N的用途，為V3N後來被大量套用到了模具製造奠定了基礎。
自“九五”以來，國外先進數控技術的大量引進帶動了中國模具工業的迅速發展，對模具材料性能需求越來越高，繼續沿用老鋼種已不能完全滿足需求。國內模具企業急需高性能、高質量的模具材料彌補和完善。在這種形式下和相關部門的支持下，曹厚義教授於1998年在河北省霸州市建立了三迪超硬工模具有限公司，將V3N的科研成果成功地轉化成了實際生產力。創造了巨大的經濟效益和社會效益。所生產的V3N銑刀、V3N高速鋼車刀、非標刀具解決了很多難加工材料的加工問題，例如：45#正火鋼、不鏽鋼、調質鋼、鈦合金、淬硬結構鋼、高溫合金等的加工。產品廣泛套用于軍工企業、航天航空企業、外企，並大量出口歐美市場。V3N模具鋼用於製造數控沖裁模等各種苛刻條件下使用的冷沖模具，其性能達到甚至超過了國外同類模具水平。彌補了我國長期缺乏高性能模具鋼的空白，具有重要的戰略意義。
V3N成分及性能特點
W12Cr4Mo3V3N(簡稱V3N)是鎢-鉬系含氮無鈷超硬型高速鋼，V3N的化學成分c：1.21%；W：11.88%；Mo：2.95%；Cr：4.00%；V：2.87%；N：0.075%.新型超硬高速鋼V3N成分設計特點是：
高C：C對冷作模具鋼的強韌性、耐磨性有決定性的影響。含碳量增加，則抗壓強度及耐磨性增加。因此，抗衝擊及高強韌冷作模具鋼含碳量較高。
高V：V強烈細化晶粒，強烈提高耐磨性、紅硬性及二次硬化能力。但含量過多會明顯惡化可鍛性及磨削性。
含N：N可細化晶粒，又有析出強化的作用，且機械性能及焊接性能都較好。
主要技術性能：V3N鋼具有硬度高、耐磨性好、高的紅硬性和一定的韌性，在冷作模具鋼上套用效果十分顯著。該鋼與含鈷高速鋼相比，價格低廉且易加工，通過適當的熱處理，可得到高硬度(HRC67～70)、高紅硬性(625℃4小時，HRC63～65)和高耐磨性，韌性和抗彎強度均不低於普通型高速鋼，可克服模具刃口塌陷和崩裂等早期損壞。
V3NV3N——模具新鋼種
無Co超硬高速鋼W12Cr4Mo3V3N(簡稱V3N)的各項性能優良，V3N模具性能比現用普通高速鋼提高2～10倍，相當於國際市場現用含10%Co的高速鋼，已成功地推廣套用在工模具生產中，可使壽命成倍增加。
V3N鋼超硬耐磨模具的性能和套用
在硬度、抗壓性和剛性方面，V3N 鋼高於現用冷作模具的各類鋼鐵材料, 達到鋼結硬質合金水平, 而抗彎和抗衝擊性能則顯著高於兩類硬質合金。V3N 鋼作為一種冷作模具材料, 其硬度、強度、韌性和紅硬性等主要技術指標已達到同等釩量級別的含鑽高速鋼水平。
選用V3N 鋼模具可以獲得良好的經濟效益。如果模具的失效形式為崩裂, 可選用低硬度( ≤64HRC )、高韌性; 如果模具的失效形式是磨損, 可選用高硬度( 68HRC )。一般情況下,V3N 鋼沖裁模壽命為CrWMn類模具的20 倍左右，Cr12類的5-10 倍。普通高速鋼的2-3倍。成型模和冷鐓模為普通模具的10倍以上。
表五是V3N 鋼模具和幾種常用模具的壽命對比實例。
V3N當硬質合金模易於崩裂， 呈非正常破壞情況下，可改用V3N鋼以減少或消除脆斷。雖然正常磨損壽命有所降低，但從整體上減少模具消耗，提高經濟效益。另一方面，硬質台金模具一旦劃傷，很難修復，而V3N模具則容易修整。V3N可取代大尺寸的硬質合金。V3N鋼可經受鐓粗、拔長、鍛造加工，改善內部組織，大尺寸模組的冶金質量明顯優於硬質合金，而成本低於硬質合金。
V3N鋼可以用來製造粉末冶金模具。陰模、上下沖頭、芯桿在工作時都要承受高壓，在與各種粉末的高壓力摩擦下，要求有很高的硬度和耐磨性。V3N鋼能很好地滿足上述要求，當產品批量比較大時，更能顯示它的優越性。除上述零件外，陰模鑲塊、滑動壓墊、滾輪、滾輪芯軸、楔等都可以選用V3N鋼。
V3N鋼還可以用來製造粉末擠壓模具，如製造擠壓糊狀陶瓷粉末的擠壓桿，用硬質合金成本高，而且難以加工。目前國內選用的是或W6Mo5Cr4V2，但是擠壓桿的螺鏇表面磨損嚴重，壽命短。用V3N鋼製造易於加工， 而且壽命是普通高速鋼的3-4倍。
從國外引進的高性能模具，大多數含鈷超硬高速鋼和高釩高速鋼，例如德國的( DIN )S 10-4-3-10 ( 20% W4 % Mo 3 % V10 % Co 4 % C r )，瑞典的KWE4和即ASSAB高速鋼HSP-15和HSP-17、日本的SKH57、美國的T15 （12-1-5-5）和M46(8-2-3-8)。用V3N鋼代替，可以達到進口模具的水平，實現進口模具國產化。
V3N鋼的抗熱振性高於WC - Co合金及鋼結硬質合金，其高溫硬度高於鋼結硬質合金及其它模具鋼和普通高速鋼，是理想的溫沖、溫壓模具材料。溫壓技術是新興的粉末冶金技術，模具的選用很重要，由於V3N鋼特有的性能，能夠滿足溫壓模具的要求。
隨著模具工業的發展，人們對模具的精度要求越來越高。有些模具線上切幫後，經過研磨、拋光後使用，但是有些模具材料線上切割過程中易發生變形，直接影響模具精度。V3N鋼經過特殊處理後，在加工過程中基本不變形。如4×140×40mm沖模線上切銅過程中保證變形量不大於0.02mm。
V3N鋼還可以用來製造各種超硬白鋼刀、切斷刀、成型車刀及鑲刀頭、刀片。使用壽命是普通高速鋼刀具的兩倍以上，既能降低刀具成本，又能提高勞動效率。
從以上材質、性能對比和套用的分析可以看出。V3N鋼超硬耐磨模具具有良好的綜台機械性能，它的使用範圍廣，使用壽命高，經濟效益好。套用和推廣V3N模具必將推動我國模具工業的發展。套用和發展模具製造材料新品種，是不斷改善模具性能，延長模具的使用壽命，提高模具設計製造水平的重要途徑。
V3N超硬高速鋼的綜合機械性能優良，很好地解決了模具的硬度和韌性的矛盾，主要技術指標達到了同等釩量級別的含鈷超硬高速鋼水平，它具有比一般高速鋼硬度高、耐磨等優點。用於製造工作條件苛刻，特別是壽命要求高的模具零件，模具壽命長、經濟效益好，還可以製造代替進口的模具，實現進口模具國產化。
由於V3N在冷作模具的壽命長、價格低等特點，2010年以來V3N被廣泛套用於製作戶外刀具、軍用刀具，形成了V3N刀材產業。
V3N的磨削
建議分粗、精兩步磨削，粗磨使用軟系20-30目綠色碳化矽砂輪、白剛玉砂輪，精磨使用中軟40-60目。為了提高精磨的效率，改善磨削質量，可以使用單晶剛玉、鐠銣鉻系剛玉或立方氯化硼砂輪。
