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低合金冷作模具鋼的熱處理
這一類鋼俗稱油淬鋼,主要是GB1299標(biāo)準(zhǔn)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(chǎng)合。當(dāng)這一類鋼含Mn或Si的量偏低,或模具零件尺寸較大時(shí),必須水淬,不然達(dá)不到預(yù)期效果。為此,模具零件形狀復(fù)雜、淬火開(kāi)裂危險(xiǎn)性較大時(shí),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。
1.鉻鎢錳鋼
有CrWMn鋼和9CrWMn鋼兩種,兩者碳含量和合金元素量均有差異。國(guó)內(nèi)通常把9CrWMn相當(dāng)于美國(guó)AISI的01。其實(shí)兩者有差別,Ol鋼有時(shí)含V,而Cr、W較低(0.4%-0.6%)。一般淬火溫度為820-840℃,-060mm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(wěn)定性好。淬火溫度應(yīng)根據(jù)模具零件的尺寸大小、形狀及其他生產(chǎn)條件作適當(dāng)調(diào)整。回火溫度一般取170-20(TC,回火后硬度一般可達(dá)60HRC左右。在250-350℃回火,會(huì)使韌性下降,應(yīng)避免。低溫回火,保溫時(shí)間要充分,最好兩次。
2.錳釩鋼
9Mn2V鋼是不含Cr、Ni的經(jīng)濟(jì)型低合金冷作模具鋼。相當(dāng)于德國(guó)的90MnV8(DIN)。熱處理工藝性良好,變形開(kāi)裂傾向小,在l〇〇℃左右的熱油中淬火效'果更好。但淬透性、淬硬性、回火抗力、強(qiáng)度、磨裂傾向等均不如CrWMn系的鋼種好。9Mn2V鋼的油淬臨界直徑為Aj=SOmnu鋼的回火抗力差且不宜在200-250℃溫度范圍內(nèi)回火,因有低溫回火脆性。常規(guī)熱處理工藝:
等溫退火:760-780℃奧氏體化,670-690℃等溫并充分保溫,硬度≤29HRC。
淬火:780-820℃,油冷。硬度≤61HRC。若在820-850℃淬火,硬度可達(dá)63-65HRC。
回火:一般取180-200℃,硬度多59HRC。若兩次回火,效果更好。硬度要求較低的塑料模具零件,可采用350℃回火。
3. 高碳鉻鋼
高碳鉻鋼Cr2和滾動(dòng)軸承鋼GCr15化學(xué)成分和性能基本相同,價(jià)廉易得,是經(jīng)濟(jì)型淬油淬水通用的冷作模具鋼。其淬火臨界直徑Aj(油)=15-25mm;A)(水)30-50mm。沖模型腔變形趨勢(shì)是薄型趨脹;一般模具零件油淬或堿浴淬火趨縮。用硝鹽浴或熱油浴分級(jí)淬火,內(nèi)孔趨脹,但變量小。02鋼模具零件壁厚≤25mm可用油淬。^80mm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(qiáng)鈿性好。250℃左右回火,韌性下降。9Cr2是Cr2的低碳品種。GCr15是滾動(dòng)軸承專門(mén)用鋼,冶金質(zhì)量比Cr2高,由于市場(chǎng)性好,國(guó)內(nèi)應(yīng)用普遍。
4. 鉻鋼
9SiCr在我國(guó)有悠久的使用歷史。有豐富的使用經(jīng)驗(yàn)。它與彈簧鋼60Si2Mn,軸承鋼GCr15都是中小型輕載冷作模具零件的常用材料且可互相替代。Cr、Si提高鋼在貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)的穩(wěn)定性。Si還可細(xì)化碳化物,有利于提高耐磨性,回火穩(wěn)定性和塑性變形抗力。
9SiCr具有易于消除網(wǎng)狀碳化物且使碳化物細(xì)小均布,淬透性和淬硬性都不差。回火時(shí)隨溫度升高硬度下降變化平緩。9SiCr鋼宜于等溫淬火和分級(jí)淬火。鋼退火的原始組織對(duì)鋼的可加工性、淬火質(zhì)量有顯著影響,所以原材料供貨狀態(tài)或鍛后退火要嚴(yán)格控制,硬度宜S229HBS,珠光體級(jí)別2-4級(jí)為宜。
9SiCr鋼的缺點(diǎn)是易氧化、脫碳,淬火加熱時(shí)應(yīng)防止鋼的氧化脫碳。淬火后殘留奧氏體少。常規(guī)淬火溫度850-870℃,硬度可達(dá)63-64HRC。硬度要求為58-61HRC時(shí),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(shí),硬度54-56HRC,回火溫度取350-4000C。
5.硅錳鋼
實(shí)踐證明,彈簧鋼60Si2Mn制作韌性要求較高的冷作模具零件(如內(nèi)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,即使有輕微的脫碳,對(duì)耐磨性和疲勞抗力有明顯損害。60Si2Mn鋼淬火溫度,正常取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ISO4975—1980標(biāo)準(zhǔn)中曾作為冷作模具鋼收入,但在1999年修訂后取消了,可能作冷作模具零件不是很相宜,或者歸入彈黃鋼更合理
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