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Cr2钢:一种优质冷作模具钢

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:材料的特性Cr2钢是高碳低合金工具钢,也是典型的含铬量具刃具钢。该钢是一种综合性能最佳的水、油淬火冷却的通用冷作模具钢之一,其化学成分相当于在T10A钢中加入质量分数为1.5%的Cr。该钢经超细化处理工艺后,再施行淬火、回火,要求硬度59~60HRC,由于无缺口冲击韧度可达15J/cm2,从而使模具的使用寿命提高一倍以上。淬火、回火规范淬火温度830~860℃,油冷,硬度≥62HRC,回火温度160~170℃或200~250℃。

Cr2钢:一种优质冷作模具钢

(1)材料的特性

Cr2钢是高碳低合金工具钢,也是典型的含铬量具刃具钢。该钢是一种综合性能最佳的水、油淬火冷却的通用冷作模具钢之一,其化学成分相当于在T10A钢中加入质量分数为1.5%的Cr。其化学成分与滚动轴承钢GCr15相似。由于含有铬,使钢的淬透性、硬度和耐磨性均比碳素工具钢T10高,在热处理淬火和回火时尺寸变化也不大。该钢含合金元素少,耐回火性低,淬透性低,硬化层浅,因而承载能力较低。球化完全的最低加热温度为740℃,出现片状碳化物的加热温度为840℃。

该钢淬火后的硬度、耐磨性都很高,淬火变形不大,但高温塑性差。该钢在淬火时,薄形模具尺寸趋胀,一般模具经油淬、碱浴淬火尺寸趋缩,水冷淬火尺寸趋胀;使用硝盐或热油分级淬火,内孔趋胀。模具厚度<25mm时可进行油冷淬火,当尺寸在38~80mm之间时可用机油、碱浴、食盐或碱的水溶液冷却淬火。而模具厚度>100mm及外径>25mm的冷镦模需用加压水喷淬。

该钢在250℃附近进行回火时,因残留奥氏体发生组织转变,致使体积膨胀,型腔趋于胀大,此时回火抗弯强度呈现峰值,也表现出低温回火脆性效应,但对模具的实际影响尚待确定。

表面脱碳层还明显地加剧该钢淬裂和磨裂敏感倾向。该钢在油中的临界淬透直径为5~25mm。正火可消除钢中网状及粗片、球状碳化物混合组织,提高淬硬性。

该钢经超细化处理工艺后,再施行淬火、回火,要求硬度59~60HRC,由于无缺口冲击韧度可达15J/cm2,从而使模具的使用寿命提高一倍以上。将零件调质成硬度为197~217HBW的细球化体,既可保证有良好的淬透性,又可有效地降低碱水淬裂的倾向。

(2)供货状态

供货品种为热轧材、锻材、冷拉材、热轧钢材和拉钢丝。

退火态,硬度229~179HBW,压痕直径4.0~4.5mm。

(3)化学成分

根据标准GB/T 1299—2000,该钢的化学成分(质量分数):C0.95%~1.10%、Si≤0.40%、Mn≤0.40%、P≤0.030%、S≤0.030%、Cr1.30%~1.65%。

(4)参考对应牌号

中国GB标准牌号Cr2、中国台湾CNS标准牌号SUJ2、日本JIS标准牌号SUJ2、美国ASTM/UNS标准牌号L3、美国UNS标准牌号T61203、国际标准化组织(ISO)标准牌号100Cr2、德国DIN标准牌号100Cr6、德国DIN标准材料编号1.2067、法国NF标准牌号Y100C6、俄罗斯ГОСТ标准牌号X、英国BS标准牌号BL1/BL3。

(5)临界点温度(近似值)

Ac1=745℃、Ar1=710℃、Accm=900℃、Ms=140~180℃。

(6)冷压毛坯普通软化规范

软化温度820±10℃,保温3~4h,再以5℃/h的冷却速度,缓慢炉冷到≤650℃,出炉空冷。

(7)正火规范

1)正火温度900~920℃,保温时间:盐浴炉25~30s/mm,空气炉70~90s/mm,空冷,硬度302~388HBW。

2)正火温度930~950℃,保温时间:盐浴炉25~30s/mm,空气炉70~90s/mm,空冷,硬度302~388HBW。

(8)退火规范

退火温度770~790℃,保温2~4h,再以30℃/h的冷却速度,缓慢炉冷到500~600℃,出炉空冷。

(9)等温球化退火规范(www.xing528.com)

1)790~720℃×2~3h,炉冷,700~720℃×3~4h,然后出炉空冷,硬度≤229HBW,珠光体组织2~5级,网状碳化物等级≤2级。

2)770~790℃×2~4h,炉冷,680~700℃×4~6h,炉冷到500~600℃,出炉空冷,硬度179~229HBW。

(10)冷压毛坯等温球化软化规范

(820±10)℃×3~4h,炉冷,(720±10)℃×6~8h,再缓冷到≤600℃,出炉空冷,处理后硬度由≤229HBW降为≤179HBW。

(11)调质处理规范

淬火温度840~860℃,油冷,回火温度660~680℃,硬度229HBW。

(12)淬火、回火规范

淬火温度830~860℃,油冷,硬度≥62HRC,回火温度160~170℃或200~250℃。

(13)典型应用举例

1)常用于冷辗辊、轧辊。

2)ϕ30mm的轧辊经盐浴加热淬火后,其硬度值与毛坯的预处理工艺过程有关。原退火毛坯的淬火硬度为65~66.5HRC;调质毛坯的淬火硬度为66~67HRC,且硬度值高而均匀,未发生淬裂现象。

3)使用该钢制作的冷冲模、精压模及冷挤压模采用160~180℃回火,韧性良好。

4)该钢可用作轴承行业冲模、冷镦模;在冶金行业中,用于校直型材的滚压模、冷拔模,效果较好。

5)使用该钢冲头经碳化物微细化处理后,再淬火、回火,硬度为59~60HRC,其无缺口冲击韧度可达15J/cm2,超出常规处理一倍以上,也会使模具使用寿命提高一倍以上。

6)用于各种中小生产批量的冷冲模,以及需要在薄壳硬化状态下使用的整体式冷镦模、冲剪工具等。

7)小型模具采用马氏体分级淬火及等温淬火工艺,强韧性较好。

8)可制作大尺寸的冷冲模。

9)大、中型模具采用淬火后,形成薄壳硬化,有良好的冲击疲劳抗力。

10)用于制作量具,如样板、量规、块规、环规、螺纹塞规、样柱、卡板、样套等。

11)可用于制作拉丝模和冷镦模等冷作模具。

12)多用于低速、进给量小、加工材料不很硬的切削刀具,如车刀、插刀、铣刀铰刀等。

13)用于中小型且不很复杂的塑料模具

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