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20Cr渗碳钢应用指南
20Cr钢渗碳钢,该钢是我国目前产量大的几个合金结构钢之一,用途广泛。硬度较高,韧性比15CrA差。我国GB标准钢号20Cr、日本JIS标准钢号SCr22、美国AISI/ASTM标准钢号5120、德国DIN标准钢号20Cr4、英国BS标准钢号590M17、法国NF标准钢号18C3、国际标准化组织ISO标准钢
(1)20Cr模具钢的特性
渗碳钢,该钢是我国目前产量大的几个合金结构钢之一,用途广泛。硬度较高,韧性比15CrA差。该钢具有比较好的淬透性、中等的强度和韧性。油淬到半马氏体硬度的淬透性为f20~f23mm。该钢经渗碳淬火表面强化处理后,在模具表面会获得细针状回火及马氏体,硬度为58~62HRC;心部获得低碳马氏体组织,硬度35~40HRC,基体强韧性同,可满足冷作模具高硬度、高强度、高韧性和适当的耐腐蚀性的使用性能要求。正火可促进组织球化,细化大块状先共析铁素体,改进毛坯的切削性能。
该钢淬火、低温回火后具有良好的综合力学性能,低温冲击韧性良好,回火脆性不明显。渗碳时钢的晶粒有长大倾向,所以要求二次淬火,以提高心部韧性,不宜降温淬火。当正火后硬度为170~217HB时,相对切削加工性约为65%,焊接性中等,焊接前应预热到100~150℃,冷变形时塑性中等。
为了提高模具型腔的耐磨性,模具成型后需要进行渗碳处理,然后再进行淬火和低湿回火,从而保证模具表面具有很高硬度、 高耐磨性而心部具有很好的韧性。对于使用寿命要求不很高的模具,也可以直接进行调质处理。
国内也有不少应用低碳马氏体钢强烈淬火制造冷作模具的实例。
该钢模具零件工艺路线:下料→ 锻造模坯→退火→机械粗加工→冷挤压成型→再结晶退火→机械精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。
(2)供货状态及硬度 退火态,硬度≤179HBS。
(3)标准GB/T 3077-1990 钢的化学成分 (质量分数,%) C0.18~0.24、
Si0.17~0.37、Mn0.50~0.80、Cr0.70~1.00、P≤0.030、S≤0.030。
(4)参考对应钢号
我国GB标准钢号20Cr、日本JIS标准钢号SCr22、美国AISI/ASTM标准钢号5120、德国DIN标准钢号20Cr4、英国BS标准钢号590M17、法国NF标准钢号18C3、国际标准化组织ISO标准钢号20Cr4。
(5)相变点温度(近似值)AC1=765℃,AC3=863℃,Ar3=799℃,Ar1=702℃ 。
(6)正火规范 温度920~950℃,硬度156~179HBS。
(7)冷压毛坯软化处理规范 (700~720)X(8~15)h,再以50~100℃/h的冷速,随炉降至温度≤550~600℃,出炉空冷。处理前硬度≤179HBS,软化后硬度≤140HBS。
(8)典型应用举例
1.冷挤压冲头,重载冷镦冲头,厚度为10~25mm的中厚钢板冲孔冲头,直径小于f5~f6mm的小冲头。
2.该钢用于制造汽车软管锌合金接头八角模冲头,硬度要求58~62HRC。原采用Cr12MoV 钢制造的模具寿命很短,往往不到0.2万件就断裂;把冲头材料换成20Cr钢并经渗碳淬火处理后,渗层深1.0~1.2mm,硬度为60~62HRC,使用寿命提高到3万件。
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