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模具鋼百科
工具鋼低合金鋼號的分析
來源: | 作者:13963813331 | 發布時間: 2020-07-06 | 181 次瀏覽 | 分享到:
工具鋼低合金鋼號的分析
  工具鋼低合金鋼號的分析
  模具鋼
  9SiCr
  
  9SiCr鋼含碳0.85% ~ 95%,硅1.20% ~ 0.60%,鉻0.95% ~ 1.25%。它屬于過共析鋼。
  
  9SiCr是一種用于低合金切削工具的鋼,但通常用于制造冷加工模具。這種鋼種最初是從蘇聯9XC引進的,過去被稱為9CrSi鋼。其組成和性能與9XC (г OCT)完全相同,在我國已使用了很長時間。國外同類鋼種在德國只有90CrSi5(DIN),在瑞典只有2092(SS),SR1855(UHB,博福斯)和DF-1(阿薩布)。其他國家沒有類似的鋼等級。
  
  由于硅和鉻的共同作用,9SiCr鋼具有很高的淬透性。油淬火的臨界直徑在25 ~ 43毫米之間。直徑為50 ~ 60毫米的工具可在硝酸鹽中淬火,直徑為70 ~ 80毫米的工具可在介質中淬火。
  
  硅是鋼中的非碳化物形成元素,因此鋼中的碳化物小、均勻、細小,適用于制造絲錐、模具、滾絲板和冷加工模具等切削工具,使用時不易斷裂。
  
  由于硅的作用,鋼具有脫碳敏感性。
  
  由于硅和鉻提高了鋼的臨界點,9SiCr鋼的正常淬火溫度為850~870℃,高于GCr15鋼和CrWMn鋼,淬火后硬度可達HRC63~65。
  
  由于硅和鉻的作用,鋼的回火穩定性提高,在200℃回火后硬度仍能保持在HRC62左右。
  
  9SiCr鋼具有良好的淬透性,適合等溫淬火。例如,經900℃加熱,260~280℃保溫30分鐘后,可獲得體積分數約為35%的下貝氏體組織(其余為馬氏體、殘余奧氏體和殘余細小碳化物),硬度為HRC57~59,具有良好的強度和韌性,9SiCr使模具壽命比常規模具長3倍。
  
  此外,9SiCr鋼中碳化物的帶狀偏析和液相析出比GCr15和CrWMn鋼輕。
  
  CrWMn
  
  CrWMn鋼含碳0.9%~1.05%,鉻0.90% ~ 0.20%,鎢1.20%~1.60%,錳0.80%~1.10%。它屬于過共析鋼,過共析鋼度大于9SiCr。
  
  這種鋼是從蘇聯XB引進的,YB-1959也包括在標準中。它的應用歷史悠久,在中國應用廣泛。
  
  國外同類型的鋼種包括日本的31號鋼(JIS)、韓國的31號鋼(韓國)、德國的105號鋼(德國)和法國的105號鋼(法國)。美國O1是介于9CrWMn和CrWMn之間的鋼。O1鋼中鉻和鎢的含量低于鉻鎢合金,但它含有0.20%的釩,所以它的性能不如鉻鎢合金。
  
  CrWMn鋼的淬透性優于GCr15和9SiCr,直徑為40~50mm的模具可在硝酸鹽中淬火。碳化鎢相對穩定,淬火和加熱時難以溶解,阻礙晶粒生長,因此奧氏體晶粒細小。另外,由于錳的存在,淬火后殘余奧氏體較多,所以淬火變形小,通常稱為微變形鋼。鎢和鉻都是強碳化物形成元素,而錳是弱碳化物形成元素。此外,鋼的碳含量很高,鋼中有更多的碳化物。淬火和回火組織也有更多的殘余碳化物,高硬度和良好的耐磨性。然而,碳化物的不均勻性也很嚴重,難以避免大直徑鋼中心區域的二次網狀碳化物、碳化物帶狀偏析和液相析出。碳化物的帶狀偏析和液相析出比GCr15鋼和9SiCr鋼更嚴重,這通常是工具和模具脆性斷裂、碎裂和剝落的主要原因。
  
  由于CrWMn鋼中容易出現二次碳化物網絡,球化退火前應加入較高溫度(960~980℃)的正火工藝,正火冷卻速度應加快,以防止二次碳化物的再析出。
  
  CrWMn鋼的正常淬火溫度為830~840℃,可采用油淬火、熱油淬火、硝酸鹽分級或硝酸鹽等溫淬火。
  
  CrWMn鋼的回火穩定性較高,在260℃以下回火時,硬度仍可大于HRC60。在250~300℃回火時,出現第一種回火脆性。
  
  CrWMn鋼具有良好的淬透性,是適合等溫淬火的低合金工具鋼之一。由于等溫淬火可以獲得更多的下貝氏體組織和更多的殘余奧氏體,淬火畸變很小。據文獻報道,當CrWMn鋼中下貝氏體的體積分數為50%左右時,其力學性能最好。CrWMn鋼的熔點約為250℃,等溫溫度可選擇在260℃-300℃之間(常用280℃),等溫時間小于1h。經常規淬火、回火和等溫淬火處理的樣品的力學性能對比見表2-18。從表中可以看出,含50%下貝氏體的等溫淬火工藝比常規淬火和回火工藝具有更好的強度和韌性。
  
  表2-18常規淬火回火工藝和常規淬火工藝處理樣品的性能比較
  
  熱處理工藝硬度HRC拉伸強度Rm/MPa屈服強度ReL/MPa靜態彎曲斷裂載荷/N撓度f/mm斷裂韌性KIc(Mpa/m3/2)
  
  在860℃加熱,油冷卻,在0250℃回火60.5 1887 1566 6321 0.165 19.3
  
  860℃加熱,260℃恒溫1h 60
  
  低于50%B 2021 1573 6752 0.172 20.8
  
  CrWMn鋼中容易形成碳化物偏析和二次碳化物,經常導致斷裂和邊緣塌陷。為了改善CrWMn鋼中碳化物的粒度和分布,減少甚至消除碳化物帶狀偏析和液相析出的不良影響,建議采用碳化物超細化工藝或雙細化工藝。
  
  9Mn2V
  
  9Mn2V含碳0.85%~0.95%,錳1.70%~2.00%,釩0.10%~0.25%。
  
  9Mn2V鋼是我國利用豐富的錳和釩資源開發的無鉻低合金工具鋼。
  
  同類型的國外鋼種有90Mn2V(國際標準組織)、美國O2(美國鋼鐵協會)、歐洲共同體90Mn2V8(歐洲標準)、英國B02(英國標準)、法國90MnV8(法國標準)和德國90MnCrV8(德國標準)(這種鋼含0.20%~0.50%的鉻)。
  
  9Mn2V鋼適用于制造不能滿足碳素工具鋼要求的冷作模具和塑料模具。
  
  9Mn2V鋼含有1.70%~2.00質量%的錳,主要用于提高鋼的淬透性。加熱時,碳化錳(鐵、錳)3C易于溶解,晶粒易于長大,這增加了鋼的過熱敏感性。添加釩可以抑制晶粒生長,細小的VC顆??梢杂行Ъ毣Я?,還可以抑制二次碳化物網絡的析出,這可以使大斷面模具中心的碳化物網絡一般小于二級。一般來說,碳化物含量低于CrWMn鋼,但碳化物粒度較大,耐磨性不如CrWMn鋼,但仍比T10鋼高6~7倍。鋼的碳化物不均勻性一般是好的,并且它是最容易鍛造和加工的工具鋼。錳有促進枝晶偏析的趨勢,有時軋后有骨架狀碳化物堆積,這是造成工具和模具開裂失效的內部因素,但發生的概率不是很高,所以應加強鋼材的質量檢驗。
  
  錳降低了鋼的Ms點,所以淬火后有更多的殘余奧氏體,尤其是CrWMn鋼。因此,淬火變形比CrWMn鋼小,但尺寸穩定性比CrWMn鋼差。9Mn2V鋼的淬透性接近9SiCr鋼,但低于CrWMn鋼?;鼗鸱€定性很差,幾乎類似于碳素工具鋼。
  
  9Mn2V鋼的球化退火通常采用等溫退火工藝,即在760~780℃下加熱,保溫2~4h,然后冷卻至680~700℃,等溫5~6h。退火后的硬度小于或等于HBS229。正常淬火溫度為780~820℃,低于之前引進的9SiCr和CrWMn,可采用油淬或硝酸鹽分段淬火。油淬的臨界直徑約為30毫米,與9SiCr鋼的臨界直徑相似。
  
  9Mn2V鋼回火穩定性差,200℃回火后硬度可降至HRC60以下。因此,一般采用160~180℃回火,200~230℃回火時出現回火脆性。在250℃回火后,硬度已降至約57。
  
  Cr2、9Cr2、Cr06
  
 ?、臗r2鋼含0.95% ~ 1.10%的碳和1.30% ~ 1.65%的鉻。
  
  Cr2鋼是基于碳素工具鋼T0A,添加一定量的鉻。因此,鋼的淬透性得到提高,其硬度、耐磨性和接觸疲勞強度均高于碳素工具鋼。淬火變形小。這種鋼的成分與滾動軸承鋼GCr15相同,但Cr2是一種量具和切削工具鋼,而GCr15是一種軸承鋼,它有自己的特點,不能等同。此外,Cr2鋼的尺寸在淬火和回火過程中幾乎沒有變化。由于這些特性,Cr2鋼被廣泛用于測量工具,如樣品板、夾板、樣品套、量規、塊規、環規、螺紋塞規和樣品柱,也可用于制造冷加工模具,如拉絲模具和冷鐓模具。Cr2鋼也可用于用低速工具切割硬度較低的材料,也可用作冷軋輥的鋼。
  
  Cr2鋼球退火溫度為770~790℃,退火后硬度為HBS187~229。正火溫度為930~950℃,用于消除網狀碳化物。正常淬火溫度為830~850℃,硬度為HRC62~65。硝酸鹽分級淬火后的硬度約為HRC61。150~170℃回火后硬度為60~62,170~190℃回火后硬度為58~60。顯然,回火穩定性不高。
  
 ?、?Cr2含0.80% ~ 0.95%的碳和1.30% ~ 1.70%的鉻。與Cr2鋼相比,含碳量降低了0.15%,韌性和碳化物不均勻性優于Cr2鋼,淬透性幾乎與Cr2鋼相當。這種鋼主要用于制造冷軋輥。
  
  該鋼球的退火溫度為770~790℃,退火后硬度為HBS179~229。常用淬火溫度為820~850℃,油淬硬度為HRC62?;鼗饻囟?60~250℃,硬度62~68。
  
 ?、荂r06鋼含碳1.30% ~ 1.45%,鉻0.50% ~ 0.70%。
  
  這種鋼含碳量高,鉻含量低。顯然,它含有大量過量的碳化物,而且材料易碎,耐磨性好,淬透性低,可用水淬火。
  
  Cr06鋼主要用于制造薄刃無沖擊切割工具,如剃須刀片和剃須刀片。
  
  Cr06鋼球的退火溫度為780~800℃,退火后的硬度為HBS241~187。水淬溫度780~800℃,硬度65~62,油淬溫度800~820℃,硬度65~62。普通回火溫度為180~200℃,硬度為HRC63~62。
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