2Cr3Mo2NiVSi热作模具钢
2Cr3Mo2NiVSi钢为沉淀硬化型热作模具钢。
⒈2Cr3Mo2NiVSi钢的特性
⑴、2Cr3Mo2NiVSi钢中C元素含量保持在0.20%左右,以便淬火后可获得板条状马氏体组织,保持钢的韧性。
⑵、2Cr3Mo2NiVSi钢中加入Cr、Ni、Si、Mn元素主要是提高钢的淬透性,并固溶强化基体组织和增强基体组织的回火稳定性。
⑶、2Cr3Mo2NiVSi钢淬火加热时,Cr、Ni、Si、Mn元素完全固溶于奥氏体中,提高钢的淬透性,淬火后又固溶于马氏体组织和残余奥氏体中。
⑷、2Cr3Mo2NiVSi钢回火时,除Ni、Si仍固溶于马氏体组织和残余奥氏体中外,Cr、Mn元素以(Cr、Mn、Fe)3C碳化物将转变为(Cr、Mn、Fe)7C3碳化物,进而再转变为(Cr、Mn、Fe)23C6碳化物。由于Cr、Mn元素的扩散困难,推迟了(Cr、Mn、Fe)3C碳化物的形成与析出,也变延迟了马氏体的分解,提高了钢的回火稳定性。(Cr、Mn、Fe)3C碳化物的析出有助于提高钢的硬度与耐磨性。
⑸、2Cr3Mo2NiVSi钢中加入Mo、V、Zr元素主要是形成碳化物,作为钢中的强化相,既可以细化晶粒,改善钢的强韧性,又可以增加钢的硬度与耐磨性,还可以在回火时析出来实现沉淀强化。淬火加热时,Mo、V、Zr元素随其碳化物部分固溶于奥氏体中,尤其是Mo元素碳化物固溶较多,这有助于提高钢的淬透性。未固溶的Mo、V、Zr元素的硕化物,尤其是V、Zr元素的碳化物,在奥氏体晶界起钉扎作用,阻止奥氏体晶粒的长大,起到细化晶粒的作用。固溶于奥氏中的Mo、V、Zr元素在淬火后,又固溶于马氏体与残余奥氏体中,强化马氏体与残余奥氏体,改善马氏体与残余奥氏体回火稳定性。回火时随回火温度升高,Mo、V、Zr元素将以各种碳化物的形式析出并聚集,增加钢的硬度与耐磨性,使钢出现沉淀硬化现象。
⑹、2Cr3Mo2NiVSi钢中加入Cr、Ni元素有助于提高钢的耐蚀性与抗氧化性。
⑺、2Cr3Mo2NiVSi钢中加入Si元素会使钢产生脱碳倾向。
⑻、2Cr3Mo2NiVSi钢中加入Mo元素可降低钢的回火脆性。
⑼、2Cr3Mo2NiVSi钢淬火后多采用较低温度回火(≈400℃),硬度为40HRC左右。中温回火时,组织仍为板条马氏体,具有良好的韧性,且具有很好的切削加工性,可以进行型腔加工。
⑽、2Cr3Mo2NiVSi钢制造的模具在服役时,型腔表面与高温工作接触,使得型腔表面的温度升高至500~600℃,造成型腔表面组织中有大量碳化物析出,出现沉淀硬化,致使型腔表面硬度升高(45~48HRC),提高了型腔表面的耐磨性,而模具心部仍保持原有组织和高韧性,这将极大地改善模具的使用寿命。
⒉2Cr3Mo2NiVSi钢主要化学成分
0.16%~0.22%C、2.54%~3.00%Cr、1.80%~2.20%Mo、0.60%~0.90%Si、0.30%~0.50%V、0.40%~0.70%Mn、0.80%~1.20%Ni、0.05%~0.12%Zr、≤0.030%P、≤0.030%S。
⒊2Cr3Mo2NiVSi钢的热处理工艺
2Cr3Mo2NiVSi钢相变点为:AC1776℃、Ac3851℃、Ar1672℃。2Cr3Mo2NiVSi钢始锻温度1000~1100℃,终锻温度850℃,锻造后随炉冷却。2Cr3Mo2NiVSi钢常见的热处理工艺热处理工艺 工艺参数 硬度要求 工艺特点不完全退火 加热780℃,保温3h,以≤40℃/s冷速冷却至680℃后随炉冷却 217~229HBS Ac1776℃,Ac3851℃。加热温度在Ac1~Ac3线之间,以获得珠光体组织淬火 加热990~1020℃,油冷(截取厚度大于100mm)或空冷(截取厚度小于或等于100mm) 55~61HRC 加热时Cr、Si、Mn、Mo、Ni元素及少量V元素溶入奥氏体中,提高淬透性,改善回火稳定性。未溶V元素的碳化物细化晶粒,改善强韧性与耐磨性回火 加热370~400℃,保温2h,空冷加热525~550℃,保温2h,空冷 40~45HRC47~49HRC 较高温度回火,合金渗碳体及Mo、V元素的碳化物析出并聚集,出现二次硬化
⒋2Cr3Mo2NiVSi钢的应用2Cr3Mo2NiVSi钢高温强度接近或超过3Cr2W8V钢和4Cr5MoSiV钢,常用于制造在500~600℃范围内使用的热锻模具。譬如制造啮合齿轮模具和连杆模具等,其使用寿命高出4Cr5MoSiV钢近1倍。
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