1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)_时效硬化型镜面塑料模具钢_PMS固溶时效工艺

1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)_时效硬化型镜面塑料模具钢_PMS固溶时效工艺

1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)
时效硬化型镜面塑料模具钢
国产新型塑料模具钢


1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢是一种低碳的镍铜铝铁合金钢，是新型时效硬化型镜面塑料模具钢，具有优良的镜面加工性能，良好的冷热加工性能、电加工性能和综合力学性能。经固溶处理的时效热处理后，基体为贝氏体+马氏体双相组织，热处理变形小，热处理工艺简便。1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢固溶淬火后的硬度在30HRC左右，便于机械加工，在机械加工后进行时效处理，即可获得40~45HRC的较高硬度，最后进行抛光处理，模具表面得到镜面光亮度，具有净洁抗蚀性能，图案蚀刻性能绝佳，是理想的光学透明塑料制品的成形模具材料。1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢的化学成分近似于日本大同模具钢NAK80及NAK55。
1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢还有一定量的Al，因此特别适于进行表面渗氮和氮碳处理，处理后模具的表面硬度可达1000HV以上，适于制造工程塑料制品的成型模具。
1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢一般采用电炉冶炼加电渣重熔，淬透性好，具有良好的综合力学性能，东莞市弘超模具科技有限公司推荐1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢用于制造高镜面光亮度的塑料模具及高外观的家用电器塑料模具。

1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢的化学成分：
见表1。
表1  1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢化学成分（质量分数，%）

C Si Mn Mo Ni Al Cu P S
0.06~0.20 ≤0.35 1.40~1.70 0.20~0.50 2.80~3.40 0.70~1.05 0.80~1.20 ≤0.030 ≤0.030

1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢的临界点：
临界点温度见表2。
表2  1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢临界点温度

临界点 Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 Ms
温度（近似值）/℃ 675 821 382 517 270

1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢的热加工：
锻造工艺规范见表3。
表3  1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢锻造工艺规范

项目 装炉温度/℃ 加热温度/℃ 始锻温度/℃ 终锻温度/℃ 冷却方式
钢锭 ＜800 1140~1180 1080~1130 ≥900 缓冷
钢坯 ＜900 1120~1160 1050~1100 ≥850 空冷
锻后空冷或砂冷，不必退火即可进行机械加工。

1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢的预备热处理：
钢材退火工艺：加热温度为750~770℃，保温2~4h，炉冷至600℃出炉空冷。

1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢的固溶处理：
固溶温度为840~900℃，一般取870℃，保温3h，空冷，固溶硬度为28~33HRC。固溶处理的目的是为了使合金元素在基体内充分溶解，使固溶体均匀化并达到软化，便于切削加工，表4为固溶温度对硬度的影响。
表4  固溶温度对硬度的影响

固溶温度/℃ 780 810 840 870 900 940
硬度HRC 30.8 32.4 33.1 32.7 33.1 31.0

1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢的时效处理：
时效温度为500~520℃，时效时间为4~8h，硬度为40~43HRC。时效处理是为了最终的使用性能，通过时效处理得到40~45HRC的较高硬度，通过模具的耐磨性。表5为不同温度时效处理后的硬度。
表5  不同温度时效后1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢的硬度

时效温度/℃ 280 300 400 450 500 520 550 600
硬度HRC 32 33 37 40 43 40 35 30
注：870℃固溶。

1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢的力学性能：
不同温度时效钢的力学性能见表6、表7、表8（分别为PMS钢的高温力学性能及不同处理状态下的力学性能）。
表6 不同温度时效1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢的的力学性能

时效温度(℃) σs(MPa) σb(MPa) δ(%) ψ(%) αk(J/cm2)
400 1044.41 1128.75 16.2 62.9 49.25
450 1193.47 1303.3 14.6 49.7 11.82
510 1256.23 1331.74 14.7 47.8 21.67
550 1103.25 1167.0 15.7 56.6 37.43
600 835.53 943.4 18.4 64.1 94.56
注：850℃固溶。

表7  1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢的高温力学性能

试验温度(℃) σs(MPa) σb(MPa) δ(%) ψ(%)
300 905.15 1019.9 26.0 56.2
400 812.0 870.83 24.0 74.0
500 619.78 659.0 21.6 78.8
注：850℃固溶后，500℃时效2h。

表8 不同热处理状态1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢的力学性能

热处理工艺 σ0.2(MPa) σb(MPa) δ5(%) ψ(%) 硬度HRC
(850±20)℃淬火，空冷 839.6 1017.1 15.4 55.1 31.5
(850±20)℃淬火，空冷，510℃回火 1026.9 1300.5 13.3 45.0 43
(850±20)℃淬火，空冷，600℃软化 699.3 798.4 21.0 60.0 25.3
(850±20)℃淬火，600℃软化，530℃回火 991.6 1095.5 17.3 49.8 39
850℃固溶，530℃回火 1191.6 1292.7 14.6 52.7 41.8
870℃固溶，510℃回火 1169 1304 16.0 49.2 43.5

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