3Cr2MoWVNi
3Cr2MoWVNi低耐熱高韌性熱作模具鋼,國產(chǎn)新型熱作模具鋼
3Cr2MoWVNi鋼是在冶煉3Cr2W8V時減少W元素的加入量而增加Mo、Ni元素所研制成的。
2. 化學成分
碳(C):一般含量在 0.28% - 0.36%,碳是提高鋼硬度和強度的重要元素。適量的碳能保證鋼在熱處理后獲得足夠的硬度和耐磨性,同時也會影響鋼的韌性和加工性能。
鉻(Cr):含量約為 1.80% - 2.20%,鉻能提高鋼的淬透性、硬度、耐磨性和耐腐蝕性。它可以形成穩(wěn)定的碳化物,提高鋼的強度和硬度,并且在鋼表面形成一層致密的氧化膜,增強鋼的抗氧化能力。
鉬(Mo):通常為 0.20% - 0.40%,鉬能細化晶粒,提高鋼的強度和韌性,同時還能提高鋼的熱穩(wěn)定性和抗回火脆性。在高溫下,鉬能保持鋼的硬度和強度,使模具在熱加工過程中性能穩(wěn)定。
鎢(W):含量在 0.60% - 0.90%,鎢能提高鋼的硬度、耐磨性和熱硬性。它與碳形成硬度極高的碳化物,在高溫下能有效抵抗磨損和變形,提高模具的使用壽命。
鎳(Ni):含量大概為 0.80% - 1.20%,鎳能提高鋼的韌性、塑性和抗疲勞性能。它可以細化晶粒,使鋼的組織結構更加均勻,從而提高鋼的綜合力學性能。
硅(Si):一般不超過 0.40%,硅能增強鋼的強度和硬度,提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性。同時,硅還能促進石墨化,但在該鋼中含量較低,對石墨化的影響較小。
錳(Mn):含量通常不超過 0.60%,錳能提高鋼的強度和硬度,改善鋼的熱加工性能。它還能與硫形成硫化錳,減少硫的有害影響。
磷(P)、硫(S):均為雜質(zhì)元素,要求磷不超過 0.030%,硫不超過 0.030%。它們的含量過高會降低鋼的韌性、塑性和抗疲勞性能,影響鋼的質(zhì)量和使用壽命。
3. 物理性能
密度:約為 7.85g/cm3,與大多數(shù)合金鋼的密度相近。
熱膨脹系數(shù):在不同溫度區(qū)間有所變化,但整體處于一個相對穩(wěn)定的范圍。一般在室溫到 600℃的范圍內(nèi),熱膨脹系數(shù)約為 11.5×10??/℃ - 12.5×10??/℃。這一特性使得模具在溫度變化時尺寸變化相對較小,保證了模具的精度和穩(wěn)定性。
熱導率:具有一定的熱傳導能力,在室溫下熱導率約為 25 - 30W/(m?K)。良好的熱導率有助于模具在熱加工過程中快速散熱,避免局部過熱,從而延長模具的使用壽命。
4. 力學性能
硬度:經(jīng)過淬火和回火處理后,硬度可以達到 HRC 38 - 45,能夠滿足模具在工作過程中對耐磨性和抗壓強度的要求。
強度:具有較高的抗拉強度和屈服強度。抗拉強度一般在 1200 - 1500MPa 之間,屈服強度約為 1000 - 1300MPa,能夠承受較大的壓力和沖擊力。
韌性:由于含有鎳等元素,該鋼具有較好的韌性,沖擊韌性值一般在 30 - 50J/cm2 之間。良好的韌性使得模具在受到?jīng)_擊載荷時不易發(fā)生開裂和斷裂。
5. 主要特性
高硬度和耐磨性:多種合金元素的協(xié)同作用,使鋼在熱處理后獲得較高的硬度和良好的耐磨性,能夠有效地抵抗模具在工作過程中的磨損,延長模具的使用壽命。
良好的韌性和抗疲勞性能:鎳元素的添加提高了鋼的韌性和抗疲勞性能,使模具能夠承受反復的沖擊和載荷,減少疲勞裂紋的產(chǎn)生。
較好的熱穩(wěn)定性:鎢、鉬等元素的存在提高了鋼的熱穩(wěn)定性,使模具在高溫環(huán)境下仍能保持較高的硬度和強度,不易發(fā)生變形和軟化。
良好的加工性能:該鋼具有較好的切削加工性能和鍛造性能,便于加工成各種形狀的模具。在加工過程中,刀具的磨損相對較小,加工表面質(zhì)量較好。
6. 應用領域
塑料模具:可用于制造各種塑料注射模具、擠出模具等。其高硬度和耐磨性能夠保證模具在塑料成型過程中保持良好的表面質(zhì)量和尺寸精度,同時良好的韌性和抗疲勞性能能夠承受塑料注射過程中的高壓和反復沖擊。
壓鑄模具:適用于制造鋁合金、鋅合金等有色金屬的壓鑄模具。在壓鑄過程中,模具需要承受高溫、高壓和高速金屬液的沖刷,3Cr2MoWVNi 鋼的熱穩(wěn)定性和耐磨性能夠滿足這些要求,延長模具的使用壽命。
熱鍛模具:可用于制造熱鍛模具,如鍛造汽車零部件、航空航天零部件等的模具。在熱鍛過程中,模具需要承受高溫和巨大的壓力,該鋼的高硬度、高強度和良好的熱穩(wěn)定性能夠保證模具的正常工作。
7. 熱處理工藝
淬火:淬火溫度一般在 1020 - 1050℃,油冷淬火。淬火過程中要嚴格控制加熱速度和保溫時間,以確保鋼的組織均勻性和性能穩(wěn)定性。
回火:回火溫度通常在 550 - 650℃,回火次數(shù)一般為 2 - 3 次。回火的目的是消除淬火應力,提高鋼的韌性和尺寸穩(wěn)定性。不同的回火溫度會對鋼的硬度和韌性產(chǎn)生不同的影響,需要根據(jù)模具的具體使用要求進行調(diào)整。