[科普中國(guó)]-低淬透性冷作模具鋼

低淬透性冷作模具鋼是應(yīng)用較廣的冷作模具材料的一種。冷作模具鋼品種繁多,我國(guó)研制和使用過(guò)的按化學(xué)成分、工藝承載能力不同分為低淬透性冷作模具鋼，高耐磨、微變形變形冷作模具鋼等類型。常用的低淬透性冷作模具鋼有T7A、T8A、T10A、T12A及GCr15等。T7A、T8A、T10A、T12A屬于碳素工具鋼,其中T7A為亞共析鋼,T8A為共析鋼，T10A、T12A為過(guò)共析鋼。GCr15是專用的軸承鋼,但也常用來(lái)制造冷作模具。該鋼具有過(guò)共析成分,并加入少量鉻以提高其淬透性及耐回火性。此類鋼的特點(diǎn)是含合金元素少,回火抗力低，淬透性低,硬化層淺，因而其承載能力低,因此此類鋼主要用于各種中、小批量生產(chǎn)的冷沖模，以及需在薄殼硬化狀態(tài)使用的整體式冷鐓模、沖減工具等。

常用低淬透性冷作模具鋼的熱處理工藝碳素工具鋼退火、正火工藝經(jīng)鍛造后的碳素工具鋼模具毛坯一般需等溫球化退火,以細(xì)化組織,降低硬度,便于切削加工,為淬火作準(zhǔn)備。

若退火前鋼中存在較嚴(yán)重的網(wǎng)狀滲碳體,則應(yīng)先正火處理,消除網(wǎng)狀滲碳體。若滲碳體網(wǎng)狀不太嚴(yán)重,則不一定先正火,只需球化退火時(shí)增加保溫時(shí)間即可。碳素工具鋼等溫球化退火工藝規(guī)范、正火工藝規(guī)范見(jiàn)右圖。

碳素工具鋼淬火、回火工藝碳素工具鋼的淬透性低,對(duì)于容易淬透型模具可采用較低的淬火溫度(760~800℃),對(duì)于大、中型模具應(yīng)高淬火溫度,或采用高溫快速加熱工藝。碳素工具鋼的淬火冷卻方式有水冷、油冷、分級(jí)淬火和雙介質(zhì)淬火等幾種。碳素工具鋼淬火后存在較大內(nèi)應(yīng)力,韌性低,強(qiáng)度也不高,故采用低溫回火,以消除殘余應(yīng)力及改善力學(xué)性能。碳素工具鋼淬火、回火工藝規(guī)范見(jiàn)右圖。

GCr15鋼退火、正火工藝鍛造后的GCr15鋼模具毛坯也需等溫球化退火或正火,以細(xì)化組織,降低硬度,為切削加工和淬火作準(zhǔn)備。

GCr15鋼的鍛造性能較好,網(wǎng)狀碳化物析出傾向不大,鍛造后的組織為細(xì)片狀珠光體,這樣組織不需正火,直接進(jìn)行球化退火即可。如鍛造工藝不當(dāng),鍛造后出現(xiàn)網(wǎng)狀或狀條碳化物,由于這兩類碳化物不能通過(guò)球化退火加以改變,所以必須在球化退火前通過(guò)正火處理消除。

GCr15鋼球化退火的加熱溫度為770~790℃,保溫時(shí)間2~4h,等溫溫度為690~720℃,退火后的組織為細(xì)小、均勻的珠光體,硬度為217~255HBS。

GCr15鋼的正火加熱溫度為900~920℃,冷速不小于40~50℃。冷卻方式因模坯大小而異,小型模坯空冷;較大型模坯鼓風(fēng)或噴霧冷卻;大型模坯油冷至200℃后空冷,但應(yīng)馬上球化退火或去應(yīng)力退火。

GCr15鋼淬火、回火工藝GCr15鋼淬火加熱溫度一般為830~860℃,多用油冷,淬火后硬度達(dá)63~65HRC。淬火加熱溫度的高低因模具有效截面尺寸和淬火介質(zhì)的不同而稍有差別,尺寸較大或用硝鹽分級(jí)淬火的模具,宜選用較高的淬火加熱溫度(840~860℃),以獲得足夠深度的淬硬層及較高的硬度;尺寸較小或用油冷的模具,宜選用較低的淬火加熱溫度(830~850℃);相同規(guī)格的模具,在箱式爐中加熱應(yīng)比鹽浴爐中加熱溫度略高。

GCr15鋼采用低溫回火,回火溫度超過(guò)200℃以后,則將進(jìn)入第一回火脆性區(qū),所以GCr15鋼的回火溫度一般為160~180℃,回火后硬度為62~64HRC。

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本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

張尉 - 副教授 - 西南大學(xué)