CHIPPER│高韧性高耐磨性冷作模具钢│CHIPPER特性_CHIPPER热处理工艺

CHIPPER│高韧性高耐磨性冷作模具钢│CHIPPER特性_CHIPPER热处理工艺


CHIPPER
Uddeholm Tooling

高韧性高耐磨性冷作模具钢



CHIPPER是一种适用于高载荷冲切和成型加工,具有高耐磨性和高韧性的多用途高合金模具钢。CHIPPER一般用于高载荷冲切和成型加工的耐冲击钢种都不能提供最佳的综合性能


CHIPPER的特性:
CHIPPER是一种油冷、气冷硬化模具钢,具有下列特性:①良好的热处理尺寸稳定性;②良好的机加工和磨耐加工性能;③综合了极佳的韧性和耐磨性;④常用硬度范围为52-58HRC。
模具工作条件
模具使用状态受多方面影响,如模具的润滑、冷却、模座刚性、被加工材料的特性(磨粒磨损和粘着磨损)、被加工件的厚度、模具及产品设计及模具使用寿命等等。在冲切过程中,模具必须具备一定的韧性。当冲切厚的板材和钢带时,模具冲切刃口会承受很高的拉应力,所以要求模具必须具有很高的韧性才不至于开裂。被加工件厚度越厚对模具韧性要求就越高,此时就必须选用高韧性且耐冲击的模具材料,同时还必须具有良好的耐磨性以保证合理经济的生产运转。

CHIPPER的化学成分:

UDDEHOLM
UHB
AISI DIN 主要化学成分(%)
C Si Mn Cr Mo V
CHIPPER --- --- 0.50 1.00 0.50 8.00 1.50 0.50

CHIPPER的组织结构
CHIPPER经1010℃淬火及540℃两次回火后的组织包括碳化物,回火马氏体和大约1%残余奥氏体。
下图所示为CHIPPER热处理后典型的金相显微组织照片。


                      放大800倍
CHIPPER的应用
一般用于高载荷冲切和成型加工的耐冲击钢种都不能提供最佳的综合性能:
S1                     -淬透性和耐磨性
W.-Nr.1.2767     -耐磨性差
H13                   -耐磨性和抗压强度不足
S7                     -长寿命生产运转中、耐磨性不足
CHIPPER是一种适用于高载荷冲切和成型加工,具有高耐磨性和高韧性的多用途高合金模具钢。
被加工材料厚度可达25mm之冲切和冲孔模;
其它用途:精冲模;切边模;深拉模;冷锻模;摆碾模;轧辊;形状复杂的冷挤模;制管拉伸模等。

CHIPPER的物理参数
CHIPPER硬化至58HRC,室温及高温之物理参数.

温度(℃) 20 200 400
密度(Kg/m3) 7750 7700 7650
热膨胀系数(20℃起/℃) --- 11.6×10-6 11.3×10-6
弹性模量(N/mm2) 190000 185000 170000
热传导系数(W/m℃) 26.1 27.1 28.6
比热(J/Kg℃) 460 --- ---

CHIPPER抗拉强度
抗拉强度是一个常用的参考数值,所有试样均取自直径为35mm的圆棒之轧制方向,试样经1010±℃油淬及回火二次至不同硬度。

  硬度HRC
58 55 50 
 抗拉强度Rm(N/mm2) 1960 1860 1620
 屈服强度Rp0.2(N/mm2) 1715 1620  1470 
 断面收缩率Z(%) 15 28  35
 延伸率A5(%) 6 7 8

CHIPPER的抗压强度
试样之取样及热处理方式与抗拉强度测试之试样相同。

  硬度HRC
58 55 50
抗压强度Rm(N/mm2) 2745 2450 2060
抗压屈服强度Rp0.2(N/mm2) 2110 2060 1715

CHIPPER的热处理工艺
⒈软性退火
在保护气氛中加热至880℃,再以每小时约10℃的冷却速度炉冷到650℃,然后空冷。
⒉应力消除
粗加工后,模具加热至650℃,保温2小时,缓冷至500℃,然后空冷。
⒊热锻
锻造温度1090℃~900℃。模具缓慢加热并均匀至约700℃,然后快速加热至热锻温度。锻打后,模具应置于炉中、木炭中、沙子中或蛭石中缓慢冷却。
⒋淬火
⑴预热温度        :600-700℃,
⑵奥氏体化温度:980-1050℃,通常采用1010℃。

 温度℃  保温时间min  回火前硬度(近似值)HRC
980
1010
1050
40
30
20
57
60
60

⑶保温时间=模具达到淬火温度透热后,所在需要的保持时间。
⑷防脱碳的保护措施
淬火时,防脱碳和氧化的保护措施,建议如下:
①中性盐浴加热;②用铸铁屑,焦碳包裹模具;③保护气氛-吸热性气体;④真空。

 淬火温度℃  活性碳ac  露点(近似值)℃  二氧化碳含量%
980
1010
1050
0.07
0.06
0.06
+10
+4
+1
0.45
0.40
0.30

⑸淬火介质
①循环气体或空气;②高速气体;③在200-550℃分级炉中淬火,1-120分钟,然后空冷;④油。
注意:模具冷却至50-70℃应马上回火。
⑹转变温度
当以每小时100℃的速度加热时,奥氏体大约在800℃开始形成;在约850℃转变结束。当以每小时100℃的速度冷却时,奥氏体大约在820℃时开始转变,约在750℃转变结束。
⒌回火
缓慢均匀加热至回火温度,回火二次,最低回火温度180℃,保温至少2小时。
⒍火焰硬化和感应硬化
CHIPPER可用火焰硬化和高频感应硬化。为使火焰或感应硬化后获得均匀的硬度,模具应首先预硬至35±2HRC,火焰硬化或感应硬化后应至少在180℃回火。
⒎空冷后的尺寸改变
试样:100×100×25mm

 奥氏体化温度℃  宽度%  长度%  厚度%
 970    最小
            最大
-0.01
+0.03
-0.02
+0.04
+0.04
+0.08
 1000  最小
            最大
+0.02
+0.08
+0.02
+0.09
+0.04
+0.12
 1030  最小
            最大
+0.01
+0.12
+0.01
+0.10
+0.04
+0.12

⒏回火后的尺寸改变
    尺寸改变%

                                    回火温度
注意:模具整体尺寸的改变是淬火和回火时尺寸改变的总和。
⒐氮化
氮化处理使得模具具有一层坚硬的表面氮化层以提高其耐磨损和耐腐蚀性能。在525℃氨气氮化后,模具表面硬度可高达约1000HV。570℃软氮化二小时,模具可得到一层很薄的表面硬化层,硬度为900~1000HV。

 氮化时间(小时)  20  30  60
 氮化层深度(mm)  0.15  0.25  0.30

CHIPPER的焊接工艺
模具钢的焊接,采取适当保护措施(如模具预热,焊缝预加工,合适的焊条和焊接工艺)方可获得好的焊接效果。CHIPPER能够做焊接处理,模具经预热可减少焊接开裂的风险。
焊接注意要点如下:
⑴退火状态CHIPPER的焊接
①预热至300-400℃;②在300-400℃时焊接;③模具缓慢冷却至约80℃后立即软性退火;④淬火和回火。
⑵硬化状态CHIPPER的焊接
①预热至先前回火温度,最低250℃,最高300℃;②在此温度焊接,焊接温度不得低于200℃;③空冷到约80℃;④焊补后应马上回火,回火温度低于上次回火温度25℃。
注意:退火态CHIPPER焊接时,应选用与基体材料相同成分的焊条。硬化态CHIPPER电焊时,使用OK84.52焊条或UTP67焊条。氩弧焊时,使用UTP A 67S或Castolin CastoTIG5焊丝。

CHIPPER的电火花加工(EDM)
硬化后模具进行电火花加工后应以低于上次回火温度25℃的温度再回火一次。

更多信息
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