滲碳型塑料模具用鋼重要用于冷擠壓成形的塑料模。為了便于冷擠壓成形,這類鋼在退火態(tài)須有高的塑性和低的變形抗力,因此,對這類鋼請求有低的或超低的含碳量,為了提高模具的耐磨性,這類鋼在冷擠壓成形后一般都進(jìn)行滲碳和淬回火處理,表面硬度可達(dá)58~62HRC。
此類鋼國外有專用鋼種,如瑞典的8416、美國的P2和P4等。國內(nèi)常采用產(chǎn)業(yè)純鐵(如DT1和DT2)、20、20Cr、12CrNi3A和12Cr2Ni4A鋼,以及國內(nèi)最新研制的冷成形專用鋼0Cr4NiMoV(LJ)?,F(xiàn)先容兩個典范鋼種。
(一)0Cr4NiMoV(LJ)鋼
1.化學(xué)成分:表3-3是LJ鋼的化學(xué)成分。
表3-3 LJ鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))(%)
C Mn Si Cr Ni Mo V
≤0.08 <0.3 <0.2 3.6~4.2 0.3~0.7 0.2~0.6 0.08~0.15
該鋼含碳量很低,因而塑性優(yōu)良、變形抗力低。鋼中主加元素為鉻,輔加元素為鎳、鉬、釩等,合金元素的重要作用是提高淬透性和滲碳才能,增加滲碳層的硬度和耐磨性以及心部的強韌性。
2.工藝性能:LJ鋼具有良好的鑄造性能和熱處理工藝性。
鑄造工藝:加熱溫度1230℃,始鍛溫度1200℃,終鍛溫度900℃。
退火工藝:加熱880℃,保溫2h,隨爐緩冷至(冷速約40℃/h)650℃后出爐空冷,退火硬度100~105HBS,可順利地進(jìn)行冷擠壓成形。
固體滲碳工藝:加熱930℃×(6~8)h,滲后在850~870℃油淬,再進(jìn)行200~220℃×2h的低溫回火,熱處理后表面硬度58~60HRC,心部硬度為27~29HRC,熱處理變形渺小。LJ鋼滲碳速度快,滲層深度比20鋼深一倍。
3.實際利用:LJ鋼冷成形性與產(chǎn)業(yè)純鐵相近,用冷擠壓法成形的模具型腔輪廓明白、光潔、精度高。LJ鋼重要用來調(diào)換10、20鋼及產(chǎn)業(yè)純鐵等冷擠壓成形的精密塑料模。由于滲碳淬硬層較深,基體硬度高,不會呈現(xiàn)型腔表面塌陷和內(nèi)壁咬傷現(xiàn)象,應(yīng)用后果良好。
(二)12CrNi3A鋼
1.化學(xué)成分:12CrNi3A鋼是傳統(tǒng)的中淬透性合金滲碳鋼,其成分見表3-4。該鋼含碳量較低,參加鎳、鉻合金元素,以提高鋼的淬透性和滲碳層的強韌性,尤其是鎳,在產(chǎn)生固溶強化的同時,明顯增加鋼的塑韌性。與其它冷成形塑料模具鋼相比,該鋼的冷成形性屬于中等。
表3-4 12CrNi3A鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) (%)
C Si Mn Cr Ni P、S
0.09~0.16 0.17~0.37 0.30~0.60 0.60~0.90 2.75~3.25 ≤0.025
2.工藝性能:鑄造加熱溫度為1200℃,始鍛溫度1150℃,終鍛溫度大于850℃,鍛后緩冷,鍛后必需軟化退火。
退火工藝:740~760℃加熱,保溫4~6h后以5~10℃/h的速度緩冷至600℃,再爐冷至室溫,退火后的硬度<160HBS,適于冷擠壓成形。
正火工藝:870~900℃加熱并保溫3~4h后空冷,正火后硬度≤229HBS,切削加工性良好。
12CrNi3A鋼采用氣體滲碳工藝時,加熱溫度為900~920℃保溫6~7h,可獲得0.9~1.0mm的滲碳層,滲碳后預(yù)冷至800~850℃直接油淬或空冷,淬火后表層硬度可達(dá)56~62HRC,心部硬度為250~380HBS,變形渺小。
3.實際利用:12CrNi3A鋼重要用于冷擠壓成形的外形復(fù)雜的淺型腔塑料模具。也可用來制作大、中型切削加工成形的塑料模具,為了改良切削加工性,模坯須經(jīng)正火處理。
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