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低碳马氏体在模具中的运用


通常模具用钢都选用合金工具钢、碳素工具钢和凯盛国际娱乐工具钢,其淬火后的安排首要是孪晶的亚构造,有显微裂纹的高碳针状、片状马氏体。因为含碳量较高,碳化物形成元素较多,钢中不可防止的会存在网状、带状和链状碳化物,通常造成模具在运用中脆性开裂。因为低碳马氏体亚构造是位错,具有较高的强度(硬度为45hrc~50hrc,屈从强度为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、可焊性和热处理畸变小等长处。因而,怎么使模具钢的淬火安排中得到更多的、乃至悉数低碳马氏体,是进步模具强耐性、延伸模具运用寿数的要害。目前发展方向是低碳构造钢的淬火安排期望得到悉数板条马氏体,以确保高的强耐性;对高碳钢倾向于下降碳含量或尽量下降淬火温度来削减孪晶马氏体数量,以确保资料的耐性;对中碳合金钢则倾向于选用高温淬火,得到较多或悉数低碳马氏体安排,来进步开裂耐性。
低碳马氏体在塑料模具中的运用
1 低碳马氏体渗碳型塑料模具钢
低碳钢、低碳合金钢模具在成形后进行渗碳、淬火和低温回火,使模具外表得到高碳细针状回火马氏体+颗粒状碳化物+少数残留奥氏体,心部安排首要为低碳马氏体。然后确保了模具外表具有高硬度(58hrc~62hrc)、高耐磨性,而心部具有较高的强耐性(30hrc~45hrc),用于制作各种请求耐磨性杰出、形状杂乱、接受载荷较高的塑料成形模具。
2 超低碳冷揉捏成型塑料模具钢
国外广泛运用超低碳钢冷揉捏成型技术办法制作塑料模具。因为需求冷揉捏成型,除碳含量较低外,经软化退火后,硬度较低(≤160hbs,揉捏杂乱型腔时≤130hbs),特别适合于冷塑性变形。这类钢在冷揉捏成型后进行渗碳、淬火、回火。因而具有出产效率高、制作周期短、模具精度高级长处。典型的钢种有美国p系列低碳模具钢、德国x6crmo4钢(≤0.07%c,质量分数,下同)和国产lj-08cr3nimov钢(≤0.08%c)。
3 低碳马氏体钢(≤0.25%c)强耐性型塑料模具钢
低碳马氏体钢包含低碳碳素钢和低碳合金钢经低碳马氏体激烈淬火处理后,得到强耐性较高的低碳马氏体安排,替代中碳钢调质处理或低碳钢渗碳、渗氮处理,适用制作各种塑料模具,可明显模具制作周期,下降制作成本,进步运用寿数,在塑料模具热处理中广泛运用。
4 低碳马氏体时效硬化型塑料模具钢
(1)低碳马氏体时效硬化钢
该钢具有较高的屈强比,杰出的切削加工和焊接性能和热处理技术简略等长处。典型钢种是超低碳18ni钢系列(≤0.03%c),因为18ni钢价格昂贵,在国内很少运用。这些年开发的06ni6crmovtial(简称06钢,≤0.06%c),属低镍、低碳马氏体时效硬化钢。该钢经800℃~880℃加热,水或油冷却固溶处理,(500~540)℃×(4~8)h时效处理后的安排为低碳马氏体+分出强化相ni3al、ni3ti、tic和tin,硬度为42hrc~45hrc,屈从强度1100mpa~1400mpa。06钢通常用来制作的收录机磁带盒模具,其平均寿数>110万件,是一种有发展前途的钢种。
(2)国产低碳马氏体分出(沉积)硬化钢
典型钢种为25crni3moal和10ni3mncual(简称pms),适用于制作对变形率请求<0.05%,镜面请求或外表请求光刻斑纹技术的精密镜面塑料模具。其间25crni3moal钢经830℃固溶处理后,硬度可达50hrc,540℃×4h时效处理后,硬度为39hrc~42hrc;pms钢经870℃×1h固溶处理,510℃×4h时效处理后金相安排为低碳马氏体基体上弥散散布很多细微金属间化合物,其硬度为40hrc~43hrc,抗拉强度为1000mpa~1300mpa。
5 低碳马氏体耐蚀型塑料模具钢
(1)低碳马氏体不锈钢
首要钢种为2cr13钢(0.16%~0.25%c)和1cr17ni2钢(0.11%~0.17%c),适用于制作在腐蚀介质效果下的塑料模具,通明塑料制品模具。
(2)低碳马氏体分出(沉积)硬化型不锈钢
典型钢种为国产07cr16ni4cu3nb钢(≤0.07%c,简称cr),该钢经1050℃淬火后取得单一的低碳马氏体安排,硬度为32hrc~35hrc,能够直接进行切削加工;经460℃~480℃时效处理后,硬度为42hrc~44hrc,杰出的力学性能和抗蚀性。例如聚三氟氯乙烯阀门盖模具,原选用45钢镀铬处理模具,运用寿数为1000~4000件,后改用低碳马氏体pcr钢,寿数可达10000~20000件。
低碳马氏体在冷作模具中的运用
1 低碳钢冷作模具的低碳马氏体激烈淬火
一些国家已在冷作模具钢规范中列入了低碳马氏体钢(≤0.25%c),例如在iso4957.1999《冷作合金工具钢》中有下列钢种:5crmo4钢(≤0.07%c)、7crmoni2钢(≤0.10%c)、20cr13钢(0.16%~0.25%c);德国工具钢种:21mncr5钢(0.16%~0.24%c)、x6crmo4钢(≤0.07%c)、15nicr18钢(0.10%~0.17%c)。
国内也有不少运用低碳马氏体钢激烈淬火技术制作冷作模具的实例。
(1)20钢锯齿锁紧垫圈冲模 该冷冲模用于冲压65mn钢带(179hbs~217hbs)。原选用t10钢(48hrc~50hrc),运用寿数<1500次;后选用cr12mov钢(48hrc~50hrc),运用寿数3000次;而选用20钢(46hrc~48hrc),运用寿数高达3~4万次,其处理技术为:(910±10)℃加热,10%nacl盐水冷却,不回火直接运用,并且成本低价。
(2)q235钢剪板机刀片螺栓锻件胎模冲头 曾选用gcr15、9sicr、t8及45钢,因为工件有咬模、粘模景象发生,锻坯很难从模具中冲出,致使冲头产生塑性变形、曲折和开裂,寿数较短,每10件冲头约冲螺栓800~1200件;而选用q235钢做冲头资料,经950℃×5min盐炉加热,10%nacl盐水冷却淬火后不回火直接运用,硬度为36hrc~40hrc,每10件冲头能冲螺栓2000件以上,并且失效方式为塑性变形,消除了冲头运用中碎裂景象,确保了操凯盛国际娱乐的人身安全。
(3)20crmnti钢限制铝套冷揉捏模 d16、d20型限制钢丝绳铝套冷揉捏模 原选用crwmn钢淬火回火后,硬度为45hrc~50hrc,虽然硬度请求在冷揉捏模中较低,可是因为crwmn钢碳化物不均匀性比较严重,很难防止网状、带状碳化物,因而造成崩刃、开裂而前期失效,运用寿数仅为1000多件,有的仅几百件乃至几十件。选用20crmnti钢制作d16、d20铝套冷揉捏模,经950℃加热盐水淬火后,不回火直接运用,模具硬度为46hrc~48hrc,限制铝套2000多件,仍在持续运用。
(4)20cr钢冷作模具 该钢经渗碳淬火外表强化处理后,可使模具外表取得细针状回火马氏体,硬度为58hrc~62hrc;心部取得低碳马氏体安排,硬度35hrc~40hrc,基体强耐性高,可满意冷作模具高硬度、高强度、高耐性的运用性能请求。例如,轿车软管锌合金接头八角模冲头,硬度请求58hrc~62hrc。原选用cr12mov钢制作的八角模的寿数很短,通常不到2000件就开裂;把冲头资料换成20cr钢并经渗碳处理后,渗层深1.0mm~1.2mm,硬度为60hrc~62hrc,运用寿数进步到3万件。
2 中碳合金钢冷作模具的低碳马氏体高温淬火
关于中碳合金钢冷作模具,能够经过进步奥氏体化温度,使奥氏体晶粒愈加均匀细化,碳含量趋于削减,ms点升高,然后取得更多的低碳马氏体安排,进步模具的强耐性,有利于延伸冷作模具的运用寿数。
(1)5crmnmo钢冷镦机螺母冷镦模的高温淬火 将5crmnmo钢的淬火温度进步到900℃~950℃,可得到几乎是单一的低碳马氏体安排。例如,用5crmnmo钢制作的z41.24型多工位冷镦机螺母冷镦模,经900℃~930℃加热,180℃分级淬火,200℃×2次低温回火处理后,运用寿数比cr12mov钢的进步2.6倍,可彻底替代t10a、9crsi、cr12mov钢制作较大截面的冷镦模。
(2)60si2mna钢冷镦螺帽4序冲模的高温淬火 60si2mna钢在高温淬火后,安排中板条马氏体数量增多,乃至能够取得悉数板条马氏体安排,有较高的开裂韧度、冲击韧度和优秀的耐磨性。60si2mna钢制冷镦螺帽4序冲模,经920℃~950℃淬火后,运用寿数比正常温度淬火的模具进步了2倍摆布。
(3)5crw2si钢冷剪切模的高温淬火 5crw2si钢冷剪切模,经950℃淬火和250℃回火后,得到板条马氏体加少数均匀细化的碳化物和散布在板条马氏体边界的细微残留奥氏体的安排,可明显进步冷剪切模剪刃的强度和耐性,寿数进步1.5~5倍。
3 高碳钢冷作模具的低碳马氏体低温淬火
高碳钢冷作模具淬火温度愈低,奥氏体固溶碳含量也愈低,ms温度愈高,低碳马氏体数量愈多。因而模具具有较高的耐磨性和强耐性,变形和开裂的概率很小。
(1)t10a钢冷镦模低温短时加热淬火 t10a钢冷镦模(光冲),按原技术(780℃×20min盐浴加热淬火)处理时取得孪晶马氏体安排,存在显微裂纹,在冲击载荷效果下,因为耐性差,常产生崩刃。现选用750℃×14min盐浴加热淬火,200℃回火处理后,能够得到细微的片状马氏体和50%(体积分数)以上的低碳马氏体,削减了显微裂纹,在确保高硬度的一起,具有较高耐性,然后进步运用寿数近一倍。

(2)crwmn钢制小型模具的低温淬火 通常用crw

mn钢制作出产手表用的小型凸模,经惯例热处理后模具的。

深圳凯盛国际娱乐塑胶制品有限公司


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