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20Cr模具钢-20Cr的特性、化学成分、热处理工艺及应用
  • 作者:admin
  • 发布时间:11-11-12 09:42
  • 点击数:20
  • 文章来源:东莞市锐鑫特殊钢材有限公司

20Cr钢为常用的渗碳型塑料模具钢,其淬透性高于20钢,油淬得到半马氏体组织的截面直径尺寸为20~30mm。
⒈20Cr钢的特性
⑴、20Cr钢经淬火、低温回火处理,可获得综合力学性能,低温冲击韧性好,回火脆性不明显。
⑵、因不含细化晶粒的元素,20Cr钢经渗碳或碳氮共渗后,晶粒较粗大,需经二次淬火处理,以改善心部的强韧性。
⑶、20Cr钢在正火处理硬度为170~217HBS时,切削加工性能为65%。
⑷、20Cr钢焊接性能中等,冷塑性变形性能中等,常采用冷挤压成形方法来制造模具随后再经渗碳或碳氮共渗+淬火、低温回火处理,使模具表面呈现很高的硬度与耐磨性,同时心部保持较好的强韧性,满足模具使用要求。
⑸、20Cr钢中加入Cr元素,主要是提高钢的淬透性。淬火加热时,Cr、Mn、Si元素完全固溶于奥氏体中,提高钢的淬透性。
⑹、20Cr钢淬火后,Cr、Mn、Si元素固溶强化基体组织,并改善基体组织的回火稳定性。
⑺、20Cr钢低温回火时,部分Cr、Mn元素从基体组织中扩散到析出渗碳体Fe3C中,形成合金渗碳体(Cr、Mn、Fe)3C,改善其硬度。
⒉20Cr钢主要化学成分
0.18%~0.24%C、0.17%~0.37%Si、0.50%~0.80%Mn、0.70%~1.00%cr、≤0.035%P、≤0.035%S。
⒊20Cr钢的热处理工艺
20Cr钢相变点为:Ac1765℃、Ac3836℃、Ar1702℃、Ar3799℃。
20Cr钢始锻温度1200℃,终锻温度800℃,锻造后堆积冷却。
20Cr钢常见的热处理工艺
热处理工艺 工艺参数 硬度要求 工艺特点
去应力退火 加热700~720℃,保温,空冷 ≤179HBS 消除残余应力,消除加工硬化
完全退火 加热860~890℃,保温,炉冷 ≤179HBS 消除残余应力,降低硬度
不完全退火 加热790℃,保温8h,690℃等温3h,出炉筒冷  获得粒状珠光体
正火 加热870~900℃,保温,空冷 ≤217HBS 加热温度在Ac3836℃线之上,细化晶粒,消除组织缺陷,以获得珠光体+少量铁素体组织
淬火 加热860~880℃,保温,水冷或油冷 34~38HRC 淬火温度高,淬透性低,变形较大,硬度低,耐磨性差
 加热880℃,保温,200℃硝盐分级后油冷(200℃回火1h)  获得板条马氏体,变形小
 加热880℃,保温,油冷。再加热820,200℃硝盐分级后油冷(200℃回火1h)  获得板条马氏体,变形小
 加热880℃,保温,油冷。再加热780℃,保温,400℃硝盐浴等温5min后油冷(200℃回火1h)  获得板条马氏体,变形小。ób:653.2MPa,δ5:26.9%
 加热920℃,保温,10%NaCl水冷(350℃回火1h) 37HRC 获得回火屈氏体。ób:1200MPa,ós:1000Mpa,αk:64.1J/cm2,K1c:3335.7MPa
回火 加热160~180℃,保温2h,空冷 32~36HRC 获得回火马氏体组织
 加热450~480℃,保温2h,空冷 ≤250HBS 获得回火屈氏体组织
气体渗碳 加热900~920℃,以0.15~0.2mm/h计保温时间  加热温度不超过920℃,以避免晶粒长大
渗碳后淬火与回火 一次淬火:加热860~890℃,只温后水冷或油冷
二次淬火:加热780~820℃,保温后水冷或油冷 60~63HRC 心部保持良好韧性的同时,表层获得高的强度、硬度与耐磨性
 回火:加热170~190℃,保温2h,空冷 表:58~62HRC
心;28~32HRC 
渗碳+表面感应淬火+低温回火 渗碳:加热900~920℃,以0.15~0.2mm/h计保温时间  加热温度不超过920℃,以避免晶粒长大
 表面感应淬火:表面温芳840~860℃ 59~63HRC 表面温度不宜过高,以防表面晶粒粗大
 低温回火:加热170~190℃,保温2h,空冷 表面硬度58~62HRC 表面获得回火马氏体组织
气体碳氮共渗 共渗温度840~860℃,出炉水冷或油冷 60~65HRC 心部保持良好韧性的同时,表层获得高的强度、硬度、耐磨性与耐蚀性
 回火温度150~180℃,出炉空冷 表:58~62HRC
心:28~32HRC 
固体渗硼 渗硼温度900℃,保温4h,油冷(渗硼剂:85%SiC+10%B4C+5%KBF4)。渗层0.115~0.139mm 1689~1789HV0.1 表面形成高硬度的硼化物层而心部为淬火组织
⒋20Cr钢的应用
20Cr钢适宜制造耐磨性高、尺寸不大的塑料模具。

 

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