? 低合金冷作模具钢的热处理工艺特点|东莞市弘超模具科技有限公司
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低合金冷作模具鋼的熱處理工藝特點

低合金冷作模具鋼的熱處理工藝特點

低合金冷作模具鋼俗稱油淬鋼,主要是GB1299標準中的低合金工具鋼,用于非合金工具鋼淬透性不足,模具零件淬硬層淺或淬火變形較大的情況下取代非合金工具鋼的場合。當這一類鋼含Mn或Si的量偏低,或模具零件尺寸較大時,必須水淬,否則達不到預期效果。因此,模具零件形狀復雜、淬火開裂危險性較大時,不宜采用這一類鋼,低合金冷作模具鋼的熱處理(淬火回火)原則上與非合金工具鋼基本相同。
⒈鉻鎢錳鋼
鉻鎢錳鋼有CrWMn鋼和9CrWMn鋼兩種,兩者含碳量和合金元素量均有差異。國內通常把9CrWMn鋼相當于美國AISI的O1鋼,其實兩者有差別,O1鋼有時含V,而Cr、W含量較低(0.4%~0.6%),同類的鋼種還有:日本大同特殊鋼株式會社的GOA鋼、德國葛利茲的1.2510、瑞典Uddeholm鋼廠的ARNE
一般淬火溫度為820~840℃,φ40~60mm尺寸零件油冷能淬透,淬透性算是比較好的。由于淬火溫度低,又在油中冷卻,變形小且尺寸穩定性好。淬火溫度應根據模具零件的尺寸大小、形狀及其他生產條件進行適當調整。
回火溫度一般取170~200℃,回火弧硬度一般可達60HRC左右。在250~350℃回火,會使韌性下降,應避免。低溫回火,保溫時間要充分,最好兩次。
⒉錳釩鋼
9Mn2V鋼是不含Cr、Ni的經濟型低合金冷作模具鋼,相當于德國的90MnV8(DIN)。熱處理工藝性良好,變形開裂傾向小,在100℃左右的熱油中淬火效果更好。但是,淬透性、淬硬性、回火抗力、強度、磨裂傾向等均不如CrVMn系的鋼種好。9Mn2V鋼的油淬臨界直徑為D0=30mm。鋼的回火抗力差,并且不宜在200~250℃溫度范圍內回火,因為有低溫回火脆性。常規熱處理工藝如下。
等溫退火,760~780℃奧氏體化,670~690℃等溫并充分保溫,硬度≤20HRC。
淬火,780~820℃,油冷,硬度≥61HRC。若在820~850℃淬火,硬度可達63~65HRC。
回火,一般取180~200℃,硬度≥59HRC。若兩次回火,效果更好。硬度要求降低的塑料模具零件,可采用350℃。
⒊高碳鉻鋼
高碳鉻鋼Cr2和滾動軸承鋼GCr15化學成分和性能基本相同,價廉易得,是經濟型淬油淬水通用的冷作模具鋼。其淬火臨界直徑D0(油)=15~25mm,D0(水)=30~50mm。
沖模型腔變形趨勢是薄型趨脹,一般模具零件油淬或堿浴淬火趨縮。用蕭燕浴或熱油浴分級淬火,內孔趨脹,但變量小。
Cr2鋼模具零件壁厚不大于25mm可用油淬。φ180mm以下的可用煤油或堿浴或鹽水溶液淬硬。
回火溫度一般取160~180℃,強韌性好。250℃左右回火,韌性下降。
9Cr2是Cr2的低碳品種。GCr15是滾動軸承專門用鋼,冶金質量比Cr2高,由于市場性好,國內應用普遍。
⒋鉻硅鋼
9SiCr在我國有悠久的使用歷史,有豐富的使用經驗。9SiCr與彈簧管60Si2Mn、軸承鋼GCr15都是中小型輕載冷作模具零件的常用材料,并且可用互相替代。
Cr、Si提高鋼在貝氏體轉變區的穩定性,Si還可細化碳化物,有利于提高耐磨性,回火穩定性和塑性變形抗力。9SiCr具有易于消除網狀碳化物且使碳化物細小均布、淬透性和淬硬性較好等優點。回火時隨溫度升高硬度下降變化平緩。9SiCr鋼宜采用等溫淬火和分級淬火。
由于鋼退火的原始組織對鋼的可加工性、淬火質量有顯著影響,9SiCr鋼原材料供貨狀態互毆鍛后要嚴格控制,硬度宜不高于229HBS,珠光體級別2~4級為宜。
9SiCr鋼的缺點是易氧化、脫碳,淬火加熱時應防止鋼的硬化脫碳。淬火后殘留奧氏體少。常規淬火溫度850~870℃,硬度可達63~64HRC。硬度要求58~61℃HRC時,回火溫度取200~250℃;中等載荷模具零件,硬度要求為56~58HRC,取280~320℃回火;要求韌度較高時,硬度54~56HRC,回火溫度取350~400℃。
⒌硅錳鋼
實踐證明,彈簧管60Si2Mn制作韌性要求較高的冷作模具零件(如內六角螺釘冷鐓沖頭等)有良好的效果,故廣為采用。由于含Si,鋼有脫碳敏感性,即使只有輕微的脫碳,對耐磨性和疲勞抗力有明顯損害。
60Si2Mn鋼淬火溫度,正常去850~870℃,油冷。回火溫度,視模具零件的硬度要求而取,如400℃回火,硬度46HRC;500℃回火,硬度40HRC;600℃回火,硬度34HRC。
在ISO 4975-1980標準中,60Si2Mn曾作為冷作模具鋼收入,但在1999年修訂后取消了,可能坐冷作模具零件不是很適宜,或者歸入彈簧鋼更合理。

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