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的特性与应用领域分析鉴定171W6Mo5Cr4V2钢的特性及应用领域

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:材料的特性W6Mo5Cr4V2钢是钨钼系通用型高速工具钢。该钢的韧性、耐磨性、热塑性均优于W18Cr4V钢,而硬度、热硬性、高温硬度又与W18Cr4V钢相当,因此是代替W18Cr4V钢的主要牌号。因其碳化物分布均匀,且颗粒细小,Mo可抑制沿晶界或亚晶界析出脆性相,使该钢的强韧性优于W18Cr4V。冷压毛坯软化处理工艺,采用上限温度加热,分段等温,再附加等温回火过程,与W18Cr4V钢相同。表面脱碳层还明显地加剧W6Mo5Cr4V2钢淬裂和磨裂敏感倾向。

的特性与应用领域分析鉴定171W6Mo5Cr4V2钢的特性及应用领域

(1)材料的特性

W6Mo5Cr4V2钢是钨钼系通用型高速工具钢。该钢的韧性、耐磨性、热塑性均优于W18Cr4V钢,而硬度、热硬性、高温硬度又与W18Cr4V钢相当,因此是代替W18Cr4V钢的主要牌号。该钢在热加工和热处理过程中易发生氧化脱碳。

因其碳化物分布均匀,且颗粒细小,Mo可抑制沿晶界或亚晶界析出脆性相,使该钢的强韧性优于W18Cr4V。具有高强度、高抗压性、高耐磨性和高热稳定性、高热硬性及高温硬度,韧性和热塑性优于W18Cr4V。韧性中等,可加工性较差,淬火不变形性中等,耐回火性好,淬硬深度深。

冷压毛坯软化处理工艺,采用上限温度加热,分段等温,再附加等温回火过程,与W18Cr4V钢相同。

经1210~1230℃淬火并回火后,硬度为63~66HRC,抗弯强度3500~4000MPa,冲击吸收能量0.30~0.40J,600℃以下硬度为47~48HRC。

耐磨性、抗压性、热稳定性均随淬火温度的提高而增加,在1170~1190℃加热淬火后,抗弯强度存在一个峰值。

表面脱碳层还明显地加剧W6Mo5Cr4V2钢淬裂和磨裂敏感倾向。

(2)供货状态

退火态硬度≤255HBW,其他加工状态硬度≤269HBW。

(3)化学成分

根据标准YB/T 4146—2006,该钢的化学成分(质量分数):C0.55%~0.65%、Si≤0.40%、Mn≤0.60%、Cr3.70%~4.30%、W6.00%~7.00%、Mo4.50%~5.50%、V1.70%~1.10%。

(4)参考对应牌号

中国GB标准牌号W6Mo5Cr4V2、中国台湾CNS标准牌号SKH9、德国DIN标准材料编号1.3343、德国DIN标准牌号S6-5-2、英国BS标准牌号BM2、法国AFNOR标准牌号Z85WDCV、意大利UNI标准牌号X82WMo0605KU、瑞典SS标准牌号2722、西班牙UNE标准牌号HS6-5-2、日本JIS标准牌号SKH9、美国AISI/SAE/ASTM标准牌号M2(正常碳)、美国UNS标准牌号T11302、国际标准化组织(ISO)标准牌号HS6-5-2、韩国KS标准牌号SKH9、俄罗斯ГОСТ标准牌号P6M5、瑞典SS标准牌号2722。

(5)临界点温度(近似值)

Ac1=83.5℃、Ac3=885℃、Ar3=770℃、Ar1=810℃、Ms=177℃。

(6)冷压毛坯软化处理规范

(880±10)℃×3~4h,(770±10)℃×6~8h,再降温(750±10)℃×2~3h,缓冷到≤650℃,出炉空冷。处理前硬度≤241HBW,处理后硬度≤217HBW。

(7)软化退火规范

退火温度840~860℃,保温2h,再以20~30℃/h的冷速冷却到500~600℃,然后炉冷或堆冷,硬度≤285HBW。

(8)普通退火规范

840~860℃×2~3h,以20~30℃/h的冷速冷却,730℃×5~6h等温,随炉冷却到500~600℃,出炉空冷。

退火周期很长,时间达20~40h或者10~25h。

(9)快速退火规范

工件随炉升温到600~650℃,再以20~40℃/h的加热速度继续升温至900~920℃,保温0.1~0.3h,再以40~60℃/h的冷却速度炉冷至780~800℃,然后按30~40℃/h的冷却速度炉冷至600~650℃,出炉空冷。

快速退火工艺可代替常规退火工艺用于高速钢铸造毛坯、焊接毛坯和返修工具淬火前的退火,显著缩短热处理周期,减少能耗,提高工具使用寿命20%~30%。

(10)等温退火规范

加热温度840~860℃,保温2h,再以20~30℃/h的冷速炉冷至740~760℃,保温2~4h,再炉冷至500~600℃,出炉空冷,硬度≤255HBW。

(11)成批量等温球化退火规范

850~870℃×3~4h,随炉冷却,740~760℃×4~5h,硬度≤229HBW,共晶碳化物等级≤3级。

(12)循环退火规范

退火温度上限为840℃,退火温度下限为680℃,经三次循环退火。钢棒直径为20mm时,加热时间为10min。

循环退火可代替普通等温退火,对模具毛坯进行预先热处理,可缩短加热保温时间,细化奥氏体晶粒,改善组织,提高钢的强度、韧性和高速钢焊接的强度,有利于消除淬火过热,防止晶粒异常长大和形成萘状组织,有利于减少淬火变形和提高性能。

(13)普通淬火、回火规范

淬火温度1150~1180℃,油冷,硬度≥60HRC;回火温度560~580℃。

(14)模具淬火、回火规范

预热温度850℃,保温时间24s/mm,淬火温度分四种情况,保温时间12~15s/mm,油冷,回火温度560℃,回火三次,每次1h,空冷。

1)高强薄刃刀淬火温度1200~1220℃,淬火、回火后硬度≥62HRC。

2)复杂刀具淬火温度1230℃,淬火、回火后硬度≥63HRC。

3)简单刀具淬火温度1240℃,淬火、回火后硬度≥64HRC。

4)冷作模具淬火温度1150~1200℃,淬火、回火后硬度≥60HRC。

(15)低温淬火加回火规范

预热温度:第一次低温(560±10)℃,第二次中温800~850℃,转入高温盐浴中加热,加热温度1180~1190℃,加热时间按10s/mm计算,保温后入(280±30)℃硝盐浴,停留2~5min,空冷到室温,然后在(560±10)℃连续回火三次,每次1.5~2h。硬度62~64HRC。(www.xing528.com)

(16)真空淬火规范

1)预热温度:第一次低温500~600℃,第二次中温800~850℃,真空度0.1Pa,淬火温度1100~1150℃,真空度1~10Pa,油或N2气冷却,回火温度200~300℃,硬度58~62HRC。

2)预热温度:第一次低温500~550℃,第二次中温800~820℃,真空度0.1Pa,淬火温度1150~1250℃,真空度1~10Pa,油或N2气冷却,回火温度540~600℃,硬度62~66HRC。

(17)气体渗氮和气体氮碳共渗规范

1)技术要求:硬度>1000HV,渗层深度0.03~0.05mm,渗氮温度540℃,气体比例:氨气30%、载气(RX气)70%,氨分解率,30%~40%,保温时间3h。用于冷挤模、冲裁模。

2)技术要求:硬度>1000HV,渗层深度0.05~0.07mm,渗氮温度540℃,气体比例:氨气40%、载气体(RX气)50%,氨分解率30%~40%,保温时间5h。用于拉深模、弯曲模。

(18)气体氮碳共渗+去氢处理

1)在RJJ-35-9T井式电炉中进行模具氮碳共渗:560℃×4.5~5.0h,NH30.45~0.6m3/h,甲醇60~70滴/min,出炉油冷。

2)去氢处理:250~300℃×2h。氮碳共渗层深度≥0.08mm,表面硬度950HV0.1,心部硬度60~62HRC。

(19)滚丝模推荐热处理工艺

840~860℃预热,保温时间按40s/mm计算,1150~1160℃加热,加热时间按20s/mm计算;先于580~620℃分级(按20s/mm计算),再入260~280℃硝盐中等温2.5h,580~585℃×1h+550℃×1h×2次回火,硬度61~62HRC。

(20)低温淬火+高温回火

850~860℃预热,保温时间按30~40s/mm计算,盐浴炉加热,淬火温度1160~1170℃,保温时间按6~10s/mm计算,盐浴冷却至580~620℃,保温时间2h。

580~590℃×1h,550℃×1h×2次回火,处理后硬度为62~62.5HRC。

(21)氧氮共渗法

1)直接滴氨水法。

工业用氨水中含NH325%~28%(质量分数),相当于炉气中NH3∶H2O=25∶75(体积比)。每小时换气三次。加氨水154滴/min(100滴=7mL),540~550℃×2h停炉后扩散1h。排气180滴/min,打开炉门冷至200℃以下浸油,炉压196~980Pa。其热处理工艺如图18所示。

图18 滴氨水氧氮共渗工艺

注:设备为RJJ-60-9T渗碳炉。

2)滴氨水通氨气法。

按NH3∶H2O=50∶50(体积比)的比例,在100mL氨水中补充NH345g,若换气次数为5次/h,需滴氨水640mL,相对于152滴/min,通入氨气380L/h,排气期通NH3600L/h,排气0.5h。滴氨水通氨气氧氮共渗工艺如图19所示。

图19 滴氨水通氨气氧氮共渗工艺

3)通氨气+蒸馏水

RJJ-35-9T井式炉,540~550℃,排气期:NH3110L/h,蒸馏水90~110滴/min,30~40min;共渗期:NH3100~110L/h,蒸馏水90~100滴/min,80~100min;炉温降至500℃(约30~40min)NH350~70L/h,蒸馏水50~60滴/min,炉压维持在784~980Pa(扩散期294~392Pa)。

4)氨气+氧气(或空气)+氮气。

550℃×1~2h,w(N2)80%+w(NH3)20%+w(O2)5%,油冷;或w(N2)80%+w(NH3)20%+w(空气)25%,油冷。

(22)典型应用举例

1)制作钢件冷挤压凸模时,硬度选用62~64HRC。

2)制作挤压温度>400℃的温挤压模中的凸、凹模时,硬度分别选用60~62HRC和62~64HRC。

3)用于制作不锈钢拉深模的凸模,要求硬度选用62~64HRC。

4)用于制作整体式M12螺栓冷镦模具,使用淬火硬度为59~61HRC,使用寿命为1000~1500件。

5)用于制作预应力镶套式M12螺栓冷镦模具,推荐淬火硬度为59~61HRC,使用寿命为5万~7万件。

6)采用Cr6WV、Cr12MoV、Cr12等钢制作的冲头,硬度为61~66HRC,其使用寿命仅数十件,就呈现镦粗以后的断裂失效。当改用W18Cr4V高速钢制作冲头以后,其使用寿命高于3000次。在采用该钢制作冲头,并辅以模具结构的改进措施以后,在大批量生产过程中,其平均使用寿命可达到7000次。

7)用于制作冷挤压模具等。

8)用于制作高精度、高效率、高使用寿命的模具。

9)用于制作各种类型一般工具,以及大型刀具。由于该钢的热塑性好,可用于热塑成形的钻头和要求韧性好的刃具。又由于其强度高、耐磨性好,所以还可用于制作高载荷条件下使用的耐磨损的零件,如冷挤压模具等,但应降低淬火温度以满足强度和韧性的配合。

10)可用于制作要求强度高和耐磨性好的塑料模。

11)W6Mo5Cr4V2钢滚丝模改进工艺为:860~880℃预热,1205~1210℃加热,加热时间比通常情况延长50%;由600~620℃空冷到300℃淬入260~280℃硝盐中等温2.5h,580℃×1h+590℃×1h+560℃×1h三次回火。

M14以上的大模数滚丝模具最佳硬度为63HRC,M12以下的小模数滚丝模具最佳硬度为62HRC。这样处理的滚丝模未产生磨削裂纹,使用寿命提高3~4倍。

12)采用M4~M8滚丝模推荐热处理工艺,使用寿命由原来Cr12MoV钢的1.5万~2.0万件提高到3.8万~4.2万件。

13)低温淬火+高温回火用于12000kW发电机磁轭方推刀的热处理,该模具截面尺寸(45mm×70mm)~(45mm×70mm),长度320~600mm,切削部分硬度60~64HRC,导向部分长度为80~100mm,硬度40~45HRC。淬火过程中,预热时导向部分朝上,将整个工件浸入盐浴中,淬火加热时,导向部分露出盐浴。

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