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CR12MOV低耐热高韧性热作浙江模具有限公司及热处理
主要用于锤锻模、平锻机锻模、大型压力机锻模等,是在高温下通过冲击加压强迫金属成形的工具,锻模型腔与炽热的工件表面会产生剧烈摩擦。由于在锻造过程中,模具型腔表面与被加热到很高温度的锻坯接触,使模具表面常升温到300~400oC,有时局部可达500~600oC。锻模的截面较大而型腔形状复杂,因此要求钢具有一定的高温强度和良好的冲击韧度、高的硬度与耐磨性、耐热疲劳性好、淬透性大、良好的导热性及良好的工艺性和抗氧化性。合金化:不能含有太高的碳及碳化物形成元素,碳的质量分数应控制在0.3%~0.5%,同时加入少量的Cr、Mo、V、Ni、Mn、Si等以提高淬透性及热强性,加入少量的Mo、W有助于消除高温回火脆性。
常用钢种:5CrNiMo、5CrMnMo、CrMnSiMoV
试用钢种:5Cr2NiMoV及45Cr2NiMoVSi等
5CrNiMo:
⒈力学性能:5CrNiMo钢是20世纪30年代初应用至今的传统热锻浙江模具有限公司,国内应用广泛。它以良好的综合力学性能和高的淬透性而著称,塑性、韧性良好,尺寸效应不敏感。但热稳定性较差,热强性不高,通常在400oC以下工作可保持较高的强度,超过400oC时强度便急剧下降,模具温升到550oC时,sb与温室比较下降近一半。
⒉工艺性能:5CrNiMo钢的临界点:Ac1为730oC;Ac3为780oC;Ms为230oC。
⑴锻造:市场上供应的钢材存在着纤维组织,直径越大,偏析就越严重。锻造时应交替锻粗和拔长,其交替进行的次数应不少于2~3次。锻坯的加热温度为1100oC~1150oC,始锻温度为1050~l100oC,终锻温度为800~850oC,锻坯易出现在白点,故应缓冷(砂冷或坑冷)。
⑵退火
⑶淬火:经600~650oC温度预热后加热到830~860oC,保温后油淬。如果出油温度低,容易淬裂,常在200oC左右出油,但心部未转变成马氏体的过冷奥氏体,在回火时会转变成上贝氏体组织,冲击韧度极低,寿命短。为此可采用等温处理的方法,先将模具淬入150oC的油中,再转入280~300oC硝盐浴中停留2~3h,获得“马氏体+下贝氏体+少量残余碳化物”组织,这样模具的寿命会明显提高。
⑷回火:淬火后的模具应立即移入回火炉中进行回火。热锻模的燕尾部分由于集中承受冲击载荷,要求比模体部分有更高高的冲击韧性,一般在模具整体回火后,再单独对燕尾部分进行局部提高温度回火,降低燕尾开裂失效的倾向
⒊应用:目前国内用量较大的锻模用钢,通用性强,大、中、小模块、深浅槽的模块均可用5CrNiMo。但此钢的热强性和耐磨性也不如高强度热作浙江模具有限公司,故不适宜制作受冲击力大的中、小型锻模以及热强性或抗热疲劳性能要求很高的热挤压模、热穿孔模及铝、铜压铸模等。目前国内主要用于制造形状复杂、冲击载荷较重的大型及特大型锻模(最小边长>400mm)。
5CrMnMo:
⒈力学性能:考虑到我国的资源情况,为节省镍而研制成的5CrMnMo钢。其强度略高于CrNiMo钢,但用锰代镍降低了其在常温及较高温度下的塑性和韧性,而且5CrMnMo钢的淬透性比5CrNiMo钢的淬透性要低,过热敏感性稍大,在高温下工作时,其热疲劳性能也较差。
⒉工艺性能:5CrMnMo钢的临界点;Ac1为710oC;Ac3为760oC;Ms为220oC。
⑴锻造:5CrMnMo钢锻造工艺参数和5CrNiMo钢相同,注意须防止模具开裂:
⑵退火:等温退火加热温度为850~870oC,等温温度为680oC 。退火后店硬度为197~241HBS。⑶淬火:在加热温度为840oC~860oC时油淬,冷却至150~180oC出油并立即回火。为减少变形及开裂,淬火时可先预冷到740~780oC左右再入油淬火。
⒊应用:与5CrNiMo钢相比,由于5CrMnMo钢的淬透性及韧性均较低,只适用于制造一些对强度和耐磨性要求较高,而韧性要求不甚高的各种中、小型锤锻模具及部分压力机模块(最大边长<400mm),也可用于工作温度低于500oC的其他小型热作模具。
4CrMnSiMoV:
⒈力学性能:4CrMnSiMoV钢是5CrMnSiMoV钢的改进型。碳的质量分数降低了0.1%,目的是在保持原有强度的基础上提高钢的韧性。该钢无镍,但具有较高的强度、耐磨性、冲击韧度及断裂韧度,其冲击韧度与5CrNiMo相近或稍低,而高温性能、抗回火稳定性、热疲劳抗力好于5CrNiMo钢,主要用于大型锤锻模和水压机锻造用模。5CrMnSiMoV钢可以代替5CrNiMo钢。
⒉工艺性能:4CrMnSiMoV钢的临界点:Ac1为792oC; Ac3为855oC;Ms为330oC 。
⑴锻造: 钢坯加热温度为1100~1140oC,始锻温度为1050~1100oC ,终锻温度>850oC,加热的温度和时间不宜过高过长,锻后进行砂冷或坑冷。为减少脱碳现象,大型锻件应在锻后放入600oC的炉内,待温度均匀后,再冷却至150~200oC,然后出炉空冷。
⑵退火:等温退火加热温度为840~860oC,等温温度为700~720oC。
⑶淬火:大型锻模的淬火温度为870~900oC ,中、小型锻模的淬火温度为900~930oC。
⑷回火
⒊应用:该钢可代替5CrNiMo钢,适用于大、中型锻模,也可用于中、小型锻模,寿命明显比5CrNiMo钢高。例如制作连杆模、前梁模、齿轮模、凸缘节模(深型模)等可提高寿命0.1~0.8倍不等,用作矫正模、弯曲模和平锻机锻模,一般寿命都比5CrNiMo高出0.5倍。
5NiCrMoV钢和5Cr2NiMoVSi钢:
从20世纪50年代以来,我国厚度小于250mm的模块多采用5CrMnMo钢制造,大于250mm的模块一直都用5CrNiMo钢制作。与西方国家的常用钢号相比,碳化物形成元素含量低,热稳定性差,高温强度低,钢中不含钒,淬硬性较低,抗热磨损和抗热疲劳性能差,模具寿命短。从20世纪80年代起,我国研制了类似钢号5NiCrMoV,适当提高了Cr、Ni、Mo的含量,并加入适量V,显著提高了钢的淬透性、淬硬性、高温强度、抗回火稳定性和冲击韧性,推荐将5NiCrMoV钢用于大型、复杂形状、重载荷的锤锻模和压力机锻模。 5Cr2NiMoVSi钢主要添加了一定量的钒和硅,将碳、镍、铬、铜等元素含量合理搭配,从而使得其高温强度大幅度提高,且具有更高的淬透性和热稳定性。
⒈力学性能:在500oC以下时, 5Cr2NiMoVSi 钢的高温强度与5CrNiMo钢相近;而当高于600oC时,5Cr2NiMoVSi钢的强度却高出一倍以上。热稳定性温度提高150~170oC。对于500mm x 500mm截面的锻模,心部硬度较5CrNiMo钢高出13HRC。
⒉工艺性能:5Cr2NiMoVSi 钢的临界点:Ac1为750oC;Ac3为874oC; Ms为243oC。
⑴锻造:始锻温度为1200oC,终锻温度为900oC,锻坯加热温度范围较宽,锻造合格率高。
⑵退火:等温退火加热温度为800oC,等温温度为720oC。
⑶淬火与回火:推荐淬火温度为960~980oC,型腔回火温度为630~670oC,燕尾回火温度为680~700oC。
⒊应用:5NiCrMoV钢主要用于大型锻模,代替5CrNiMo钢;5Cr2NiMoVSi钢主要用于各类压力机模具和3t锤锻模,平均使用寿命比5CrNiMo钢提高0.5~1倍,而10t的锤锻模可以选用45Cr2NiMoVSi钢
5Cr2NiMoVSi钢的应用实例:制造汽车前梁模,使用设备为12000t机械压力机,5CrNiMo锻模平均寿命5000件;5Cr2NiMoVSi钢模具8500件。 后桥圆柱齿轮,使用设备为630t摩擦压力机,5CrNiMo钢制模具寿命800~900件;5Cr2NiMoVSi钢模具2000~2250件。

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