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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,用途非常广泛。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?20-?23mm。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,基体强韧性高,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温回火,从而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。
20Cr模具钢标准GB/T 3077-1990化学成分(质量分数)(%):
碳C:0.18~0.24;
硅Si:0.17~0.37
锰Mn:0.5~0.8
铬Cr:0.7~1.0
硫S :允许残余含量≤0.035
磷P :允许残余含量≤0.035
镍Ni:允许残余含量≤0.03
铜Cu:允许残余含量≤0.03
20Cr模具钢参考对应钢号:
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
20Cr模具钢正火规范:
温度920-950℃,硬度156-179HBS。
20Cr模具钢供货状态及硬度:
退火态,硬度≤179HBS。
20Cr模具钢冷压毛胚软化处理规范:
温度700~720℃,保温时间8~15h,以50~100℃/h的冷速,随炉降至温度≤550~600℃,出炉空冷。
20Cr圆钢处理前硬度≤179HBS,软化后硬度≤140HBS。
20Cr模具钢应用举例:
20Cr圆钢大多用于制造心部强度要求较高,表面承受磨损、截面在30mm以下的或形状复杂而负荷不大的渗碳零件(油淬),如:机床变速箱齿轮、齿轮轴、凸轮、蜗杆、活塞销、爪形离合器等;对热处理变形小和高耐磨性的零件,渗碳后应进行高频表面淬火,如模数小于3的齿轮、轴、花键轴等。
此钢也可在调质状态下使用,用于制造工作速度较大并承受中等冲击负荷的零件,这种钢还可用作低碳马氏体淬火用钢,更进一步增加钢的屈服强度和抗拉强度(约增加1.5~1.7倍)。
①冷挤压冲头,重载冷锹冲头,厚度为10~25mm的中厚钢板冲孔冲头,直径<5-6mm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Crl2MoV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。