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低碳馬氏體在模具中的運用


通常模具用鋼都選用合金工具鋼、碳素工具鋼和高速工具鋼,其淬火后的安排首要是孿晶的亞構造,有顯微裂紋的高碳針狀、片狀馬氏體。因為含碳量較高,碳化物形成元素較多,鋼中不可防止的會存在網狀、帶狀和鏈狀碳化物,通常造成模具在運用中脆性開裂。因為低碳馬氏體亞構造是位錯,具有較高的強度(硬度為45hrc~50hrc,屈從強度為1000mpa~1300mpa)、杰出的塑性(δ5≥10%,ψ≥40%)和耐性(akv≥59j)以及杰出的冷加工性、可焊性和熱處理畸變小等長處。因而,怎么使模具鋼的淬火安排中得到更多的、乃至悉數低碳馬氏體,是進步模具強耐性、延伸模具運用壽數的要害。目前發展方向是低碳構造鋼的淬火安排期望得到悉數板條馬氏體,以確保高的強耐性;對高碳鋼傾向于下降碳含量或盡量下降淬火溫度來削減孿晶馬氏體數量,以確保資料的耐性;對中碳合金鋼則傾向于選用高溫淬火,得到較多或悉數低碳馬氏體安排,來進步開裂耐性。
低碳馬氏體在塑料模具中的運用
1 低碳馬氏體滲碳型塑料模具鋼
低碳鋼、低碳合金鋼模具在成形后進行滲碳、淬火和低溫回火,使模具外表得到高碳細針狀回火馬氏體+顆粒狀碳化物+少數殘留奧氏體,心部安排首要為低碳馬氏體。然后確保了模具外表具有高硬度(58hrc~62hrc)、高耐磨性,而心部具有較高的強耐性(30hrc~45hrc),用于制作各種請求耐磨性杰出、形狀雜亂、接受載荷較高的塑料成形模具。
2 超低碳冷揉捏成型塑料模具鋼
國外廣泛運用超低碳鋼冷揉捏成型技術辦法制作塑料模具。因為需求冷揉捏成型,除碳含量較低外,經軟化退火后,硬度較低(≤160hbs,揉捏雜亂型腔時≤130hbs),特別適合于冷塑性變形。這類鋼在冷揉捏成型后進行滲碳、淬火、回火。因而具有出產效率高、制作周期短、模具精度高級長處。典型的鋼種有美國p系列低碳模具鋼、德國x6crmo4鋼(≤0.07%c,質量分數,下同)和國產lj-08cr3nimov鋼(≤0.08%c)。
3 低碳馬氏體鋼(≤0.25%c)強耐性型塑料模具鋼
低碳馬氏體鋼包含低碳碳素鋼和低碳合金鋼經低碳馬氏體激烈淬火處理后,得到強耐性較高的低碳馬氏體安排,替代中碳鋼調質處理或低碳鋼滲碳、滲氮處理,適用制作各種塑料模具,可明顯模具制作周期,下降制作成本,進步運用壽數,在塑料模具熱處理中廣泛運用。
4 低碳馬氏體時效硬化型塑料模具鋼
(1)低碳馬氏體時效硬化鋼
該鋼具有較高的屈強比,杰出的切削加工和焊接性能和熱處理技術簡略等長處。典型鋼種是超低碳18ni鋼系列(≤0.03%c),因為18ni鋼價格昂貴,在國內很少運用。這些年開發的06ni6crmovtial(簡稱06鋼,≤0.06%c),屬低鎳、低碳馬氏體時效硬化鋼。該鋼經800℃~880℃加熱,水或油冷卻固溶處理,(500~540)℃×(4~8)h時效處理后的安排為低碳馬氏體+分出強化相ni3al、ni3ti、tic和tin,硬度為42hrc~45hrc,屈從強度1100mpa~1400mpa。06鋼通常用來制作的收錄機磁帶盒模具,其平均壽數>110萬件,是一種有發展前途的鋼種。
(2)國產低碳馬氏體分出(沉積)硬化鋼
典型鋼種為25crni3moal和10ni3mncual(簡稱pms),適用于制作對變形率請求<0.05%,鏡面請求或外表請求光刻斑紋技術的精密鏡面塑料模具。其間25crni3moal鋼經830℃固溶處理后,硬度可達50hrc,540℃×4h時效處理后,硬度為39hrc~42hrc;pms鋼經870℃×1h固溶處理,510℃×4h時效處理后金相安排為低碳馬氏體基體上彌散散布很多細微金屬間化合物,其硬度為40hrc~43hrc,抗拉強度為1000mpa~1300mpa。
5 低碳馬氏體耐蝕型塑料模具鋼
(1)低碳馬氏體不銹鋼
首要鋼種為2cr13鋼(0.16%~0.25%c)和1cr17ni2鋼(0.11%~0.17%c),適用于制作在腐蝕介質效果下的塑料模具,通明塑料制品模具。
(2)低碳馬氏體分出(沉積)硬化型不銹鋼
典型鋼種為國產07cr16ni4cu3nb鋼(≤0.07%c,簡稱cr),該鋼經1050℃淬火后取得單一的低碳馬氏體安排,硬度為32hrc~35hrc,能夠直接進行切削加工;經460℃~480℃時效處理后,硬度為42hrc~44hrc,杰出的力學性能和抗蝕性。例如聚三氟氯乙烯閥門蓋模具,原選用45鋼鍍鉻處理模具,運用壽數為1000~4000件,后改用低碳馬氏體pcr鋼,壽數可達10000~20000件。
低碳馬氏體在冷作模具中的運用
1 低碳鋼冷作模具的低碳馬氏體激烈淬火
一些國家已在冷作模具鋼規范中列入了低碳馬氏體鋼(≤0.25%c),例如在iso4957.1999《冷作合金工具鋼》中有下列鋼種:5crmo4鋼(≤0.07%c)、7crmoni2鋼(≤0.10%c)、20cr13鋼(0.16%~0.25%c);德國工具鋼種:21mncr5鋼(0.16%~0.24%c)、x6crmo4鋼(≤0.07%c)、15nicr18鋼(0.10%~0.17%c)。
國內也有不少運用低碳馬氏體鋼激烈淬火技術制作冷作模具的實例。
(1)20鋼鋸齒鎖緊墊圈沖模 該冷沖模用于沖壓65mn鋼帶(179hbs~217hbs)。原選用t10鋼(48hrc~50hrc),運用壽數<1500次;后選用cr12mov鋼(48hrc~50hrc),運用壽數3000次;而選用20鋼(46hrc~48hrc),運用壽數高達3~4萬次,其處理技術為:(910±10)℃加熱,10%nacl鹽水冷卻,不回火直接運用,并且成本低價。
(2)q235鋼剪板機刀片螺栓鍛件胎模沖頭 曾選用gcr15、9sicr、t8及45鋼,因為工件有咬模、粘模景象發生,鍛坯很難從模具中沖出,致使沖頭產生塑性變形、曲折和開裂,壽數較短,每10件沖頭約沖螺栓800~1200件;而選用q235鋼做沖頭資料,經950℃×5min鹽爐加熱,10%nacl鹽水冷卻淬火后不回火直接運用,硬度為36hrc~40hrc,每10件沖頭能沖螺栓2000件以上,并且失效方式為塑性變形,消除了沖頭運用中碎裂景象,確保了操作者的人身安全。
(3)20crmnti鋼限制鋁套冷揉捏模 d16、d20型限制鋼絲繩鋁套冷揉捏模 原選用crwmn鋼淬火回火后,硬度為45hrc~50hrc,雖然硬度請求在冷揉捏模中較低,可是因為crwmn鋼碳化物不均勻性比較嚴重,很難防止網狀、帶狀碳化物,因而造成崩刃、開裂而前期失效,運用壽數僅為1000多件,有的僅幾百件乃至幾十件。選用20crmnti鋼制作d16、d20鋁套冷揉捏模,經950℃加熱鹽水淬火后,不回火直接運用,模具硬度為46hrc~48hrc,限制鋁套2000多件,仍在持續運用。
(4)20cr鋼冷作模具 該鋼經滲碳淬火外表強化處理后,可使模具外表取得細針狀回火馬氏體,硬度為58hrc~62hrc;心部取得低碳馬氏體安排,硬度35hrc~40hrc,基體強耐性高,可滿意冷作模具高硬度、高強度、高耐性的運用性能請求。例如,轎車軟管鋅合金接頭八角模沖頭,硬度請求58hrc~62hrc。原選用cr12mov鋼制作的八角模的壽數很短,通常不到2000件就開裂;把沖頭資料換成20cr鋼并經滲碳處理后,滲層深1.0mm~1.2mm,硬度為60hrc~62hrc,運用壽數進步到3萬件。
2 中碳合金鋼冷作模具的低碳馬氏體高溫淬火
關于中碳合金鋼冷作模具,能夠經過進步奧氏體化溫度,使奧氏體晶粒愈加均勻細化,碳含量趨于削減,ms點升高,然后取得更多的低碳馬氏體安排,進步模具的強耐性,有利于延伸冷作模具的運用壽數。
(1)5crmnmo鋼冷鐓機螺母冷鐓模的高溫淬火 將5crmnmo鋼的淬火溫度進步到900℃~950℃,可得到幾乎是單一的低碳馬氏體安排。例如,用5crmnmo鋼制作的z41.24型多工位冷鐓機螺母冷鐓模,經900℃~930℃加熱,180℃分級淬火,200℃×2次低溫回火處理后,運用壽數比cr12mov鋼的進步2.6倍,可徹底替代t10a、9crsi、cr12mov鋼制作較大截面的冷鐓模。
(2)60si2mna鋼冷鐓螺帽4序沖模的高溫淬火 60si2mna鋼在高溫淬火后,安排中板條馬氏體數量增多,乃至能夠取得悉數板條馬氏體安排,有較高的開裂韌度、沖擊韌度和優秀的耐磨性。60si2mna鋼制冷鐓螺帽4序沖模,經920℃~950℃淬火后,運用壽數比正常溫度淬火的模具進步了2倍擺布。
(3)5crw2si鋼冷剪切模的高溫淬火 5crw2si鋼冷剪切模,經950℃淬火和250℃回火后,得到板條馬氏體加少數均勻細化的碳化物和散布在板條馬氏體邊界的細微殘留奧氏體的安排,可明顯進步冷剪切模剪刃的強度和耐性,壽數進步1.5~5倍。
3 高碳鋼冷作模具的低碳馬氏體低溫淬火
高碳鋼冷作模具淬火溫度愈低,奧氏體固溶碳含量也愈低,ms溫度愈高,低碳馬氏體數量愈多。因而模具具有較高的耐磨性和強耐性,變形和開裂的概率很小。
(1)t10a鋼冷鐓模低溫短時加熱淬火 t10a鋼冷鐓模(光沖),按原技術(780℃×20min鹽浴加熱淬火)處理時取得孿晶馬氏體安排,存在顯微裂紋,在沖擊載荷效果下,因為耐性差,常產生崩刃。現選用750℃×14min鹽浴加熱淬火,200℃回火處理后,能夠得到細微的片狀馬氏體和50%(體積分數)以上的低碳馬氏體,削減了顯微裂紋,在確保高硬度的一起,具有較高耐性,然后進步運用壽數近一倍。

(2)crwmn鋼制小型模具的低溫淬火 通常用crw

mn鋼制作出產手表用的小型凸模,經慣例熱處理后模具的。

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