(1)材料的特性
25CrNi3MoAl钢是低镍、无钴时效硬化钢和国产低碳马氏体析出硬化钢,钢中镍含量低,价格远低于马氏体时效钢,也低于超低碳中合金时效钢;调质硬度为230~250HBW,常规切削加工和电火花加工性能良好。时效硬度为38~42HRC,时效处理及渗氮处理温度范围相当,且渗氮性能好,渗氮后表层硬度达1000HV以上,而心部硬度保持在38~42HRC;镜面研磨性好,表面粗糙度可在0.2~0.025μm,表面光刻浸蚀性好,光刻花纹清晰均匀,焊接性好,焊缝处可加工,时效后焊缝硬度和基体硬度相近。
25CrNi3MoAl(低S)属低镍时效硬化高精密镜面塑料模具钢。该钢原设计w(S)≤0.03%,但在纳入YB/T 094—1997标准时,改为w(S)≤0.100%。
(2)化学成分
该钢化学成分(质量分数):C0.2%~0.3%、Cr1.2%~1.8%、Ni3.0%~4.0%、Mo0.2%~0.4%、Al1.0%~1.6%、Si0.2%~0.5%、Mn0.5%~0.8%、S、P≤0.03%。
(3)参考对应牌号
美国ASTM标准牌号P21、中国标准牌号25CrNi3MoAl。
(4)临界点温度(近似值)
Ac1=740℃、Ac3=780℃、Ms=290℃。
(5)力学性能
1)加热温度(保温30min)830℃/920℃/960℃/1000℃,硬度50HRC/48.5HRC/46.4HRC/45.6HRC,时效温度500℃/520℃/540℃,时效硬度35.5~38HRC/39~41HRC/39~42HRC。
2)该钢经880℃固溶处理,680℃回火,540℃时效处理8h后的力学性能:硬度39~42HRC、抗拉强度1260~1350MPa、屈服强度1170~1200MPa、伸长率13%~16.8%、断面收缩率55%~59%、夏比U形试样冲击韧度45~52J/cm2。
(6)固溶处理规范
固溶温度880℃,水淬或空冷,时效温度520~540℃,时效时间6~8h,硬度39~42HRC。
(7)热处理规范(www.xing528.com)
1)用作一般精密塑料模具。
淬火温度880℃,空冷或水冷,硬度48~50HRC,再经680℃×4~6h高温回火,空冷或水冷,硬度22~23HRC,经机加工成形。再经时效处理,时效温度520~540℃,保温6~8h,空冷,硬度39~42HRC,再经研磨、抛光或光刻花纹后装配使用,时效变形率约为-0.039%。
2)用于高精密塑料模具。
淬火温度880℃,回火温度680℃,其余工艺同上。但在高温回火后对模具进行粗加工和半精加工,再经650℃保温1h,消除加工后的残余内应力,然后再进行精加工。此后的时效、研磨、抛光等工艺仍同上。经此处理后时效变形率仅为-0.01%~-0.02%。
3)用于对冲击韧度要求不高的塑料模具。
对退火的锻坯直接经粗加工、精加工,进行520~540℃、6~8h的时效处理,再经研磨、抛光及装配使用。经此处理后,模具硬度40~43HRC,时效变形率≤0.05%。
4)用作冷挤压型腔工艺的塑料模具。
模具锻坯经软化处理后,即对模具挤压面进行加工、研磨、抛光。然后对冷挤压模具型腔和模具外形进行修整,最后对模具进行真空时效处理或表面渗氮处理后再装配使用。
(8)气体渗氮和气体氮碳共渗规范
技术要求:硬度>900HV,渗层深度0.03~0.04mm。渗氮温度530℃,气体比例:氨气90%,载气(RX气)10%,氨分解率25%~35%,保温时间25h。
(9)典型应用举例
1)可用于制作普通及高精密塑料模具。
2)25CrNi3MoAl(低S)用于高精度高使用寿命的模具、透明塑料用模具。
3)适用于制作对变形率要求<0.05%,镜面要求或表面要求光刻花纹工艺的精密镜面塑料模具。
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