(1)材料的特性
60Si2Mn(A)钢是中碳合金钢弹簧钢,也是标准件冷镦冲头的基本用钢。最终热处理为淬火和回火,该钢具有屈服强度、疲劳强度高,淬透性较大,塑性优良,价格低廉,以及热处理工艺操作简单等特点。而且具有明显的脱碳倾向,对耐磨性能、疲劳抗力均有明显损害,还有过热敏感性,易出现淬火裂纹。
该钢用作模具主要零件时必须先经过锻造,以免产生纵向开裂。但是为了消除锻造后的应力和使钢的内部碳化物均匀,必须进行球化退火,以提高模具钢的使用寿命。但该钢用于制造弹簧时不需要球化退火。
若采用快速球化工艺热处理取代传统球化退火工艺,可以使球化组织更均匀,球化率提高,产品质量提高,生产周期缩短一半。采用低碳马氏体高温淬火,有利于延长冷作模具的使用寿命。
通过提高奥氏体化温度,可使该钢的Ms点升高,获得更多的低碳马氏体组织,提高模具的强韧性,使之具有较高的断裂韧度、冲击韧度和优良的耐磨性。淬火、回火后模具硬度为58HRC,金相组织为片状回火马氏体+残留奥氏体,产生显微裂纹的敏感性较高,因此韧性较低,在使用过程中易断裂。
等温淬火工艺比普通淬火所获得的硬度仅相差1HRC,而抗弯强度和韧性却会有很大提高。
该模具钢的加工工艺过程如下:下料→锻造→球化热处理→加工成形→淬火、回火。
(2)化学成分
该钢的化学成分(质量分数):C0.56%~0.64%、Si1.50%~2.00%、Mn0.60%~0.90%、P≤0.035%、S≤0.035%、Cr≤0.035%、Ni≤0.35%、Cu≤0.25%。
(3)参考对应牌号
中国GB标准牌号60Si2Mn(A)、瑞典标准牌号SUP6、美国ASTM标准牌号H2600、日本JIS标准牌号SUP6/SUP7、德国DIN标准牌号60SiCr7、英国BS标准牌号251H60、法国NF标准牌号61SC7、国际标准化组织(ISO)标准牌号61SiCr7。
(4)临界点温度(近似值)
Ac1=755(735)℃、Ac3=810℃、Ar3=770℃、Ar1=700℃、Ms=305℃。
(5)热加工规范
开始温度1100℃,终止温度850℃。
(6)冷压毛坯软化处理规范
软化温度740~760℃,保温4~6h,再以5~10℃/h的冷速降温到≤600℃,出炉空冷。
处理前硬度≤255HBW,处理后硬度≤217HBW。
(7)完全退火规范
退火温度840~860℃,保温2~3h,炉冷到500℃以后,出炉空冷,硬度185~255HBW。(www.xing528.com)
(8)普通淬火、回火规范
淬火温度(870±10)℃,油冷,回火温度(480±10)℃。
(9)等温淬火、回火规范
淬火温度870℃,保温20min,出炉油冷,立即放入250℃硝盐浴中等温20min,出炉空冷。
(10)最佳热处理规范
预备热处理:870℃油冷淬火→790℃加热保温25min→急冷到680℃保温40min→炉冷到500℃出炉空冷。
最终热处理工艺:淬火温度870℃,等温温度250℃,等温时间20min。
(11)典型应用举例
1)该钢制螺母冷镦模经920~950℃高温淬火并回火后,使用寿命比正常温度淬火的模具提高了两倍左右。
2)某自卸汽车非标准垫片冷冲模主要零件要求具有高硬度、高强度、良好的抗冲击性和较好的韧性,一般要采用Cr钢制作。但该钢价格高,供货和热处理有难度,只好改用T10A钢制作。但由于T10A钢韧性差、脆性大,每副模具冲垫片1000件左右就损坏,后采用60Si2Mn(A)钢制作冷冲模主要零件,经淬、回火后,模具使用寿命大大延长。
3)该钢可用于内外六角头螺栓成形冷镦冲头、硬质合金凹模预应力套(48~52HRC)以及中厚钢板穿孔冲头等。
4)采用该钢制作内六角头螺栓冷镦冲头,使用寿命超过采用Cr12、9SiCr、GCr15、Cr6WV、3Cr2W8V渗碳以及W6Mo5Cr4V2等钢种,达0.5万~0.7万次。
5)多用于小型冷冲模及冷镦凸模、螺母冷镦模、冲孔模的制作等场合。
6)是各种冲剪工具、精压模、冷镦模的基本材料。
7)该钢按传统热处理工艺球化退火、淬火、回火后,其使用寿命可冲垫片0.5万~0.6万件,而采用快速球化工艺和等温淬火的模具可冲垫片1.2万件以上,使用寿命提高了一倍。
8)对该钢采用球化退火工艺,冷冲模使用寿命可提高一倍。
9)采用快速球化工艺并进行870℃奥氏体化、250℃等温淬火后,较传统热处理工艺的模具使用寿命可提高一倍。
10)可用于普通模具弹簧。
11)可用于塑料模、压铸模的整体淬火顶杆。
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