5CrMnMo_热锻模具钢_高韧性热作模具钢5CrMnMo力学性能

5CrMnMo_热锻模具钢_高韧性热作模具钢5CrMnMo力学性能

5CrMnMo
低耐热高韧性热作模具钢
热锻模具钢



5CrMnMo钢是传统的热锻模具钢,属于低耐热高韧性热作模具钢,钢中加入Cr可以提高淬透性、高温强度和抗氧化能力;加入Mo主要是为了抑制回火脆性,提高耐回火性。5CrMnMo钢与5CrNiMo钢的各种性能类似,是在考虑我国资源情况的基础上,为节约镍而以锰代镍研制的,淬透性稍差,高温工作时的耐热疲劳性也低于5CrNiMo钢。5CrMnMo钢钢适用于制造要求较高强度和高耐磨性的各种类型锻模(边长≤400mm)。要求韧性较高时,可以采用电渣重熔钢。

⑴、5CrMnMo钢的化学成分
见表1。
表1   5CrMnMo钢化学成分(质量分数,%)

C Si Mn Cr Mo P S
0.50~0.60 0.25~0.60 1.20~1.60 0.60~0.90 0.15~0.30 ≤0.030 ≤0.030

⑵、5CrMnMo钢的临界点
Ac1≈710℃,Ac3≈760℃,Ar1≈650℃,Ms≈220℃。

⑶、5CrMnMo钢的热加工
锻造工艺规范见表2。
表2   5CrMnMo钢锻造工艺规范

项目 加热温度/℃ 始锻温度/℃ 终锻温度/℃ 冷却方式
钢锭 1140~1180 1100~1150 800~880 缓冷(坑冷或砂冷)
钢坯 1100~1150 1050~1100 800~850 缓冷(坑冷或砂冷)

⑷、5CrMnMo钢的预备热处理
1)、一般退火:加热温度为760~780℃保温2~4h,炉冷至500℃以下出炉空冷,退火后硬度为197~241HBS。
2)、锻后等温退火:加热温度为850~80℃,保温2~4h;炉冷至680℃,保温4~6h,炉冷至500℃以下出炉空冷,退火后硬度为197~241HBS。
3)、锻模翻新退火:加热温度为720~740℃,保温2~6h,炉冷至500℃以下出炉空冷。

⑸、5CrMnMo钢的淬火及回火
1)、推荐淬火、回火规范分别见表3、表4。回火用途为消除应力,稳定组织和尺寸。常温力学性能与回火温度的关系见表5。
表3   5CrMnMo钢推荐的淬火规范

淬火温度/℃ 冷却 硬度HRC
介质 介质温度/℃ 延续
820~850 150~180 至1560~180℃,小型模具空冷,大中型模具立即回火 52~58

表4   5CrMnMo钢推荐的回火规范

回火部位 加热温度/℃ 加热介质 硬度HRC
模具工作部分 小型锻模 490~510 煤气炉或电炉 41~47
中型锻模 520~540 38~41
锻模燕尾部分 小型锻模 600~620 35~39
中型锻模 620~640 34~37
注:一般回火2次,每次回火后均需油冷,以防回火脆性的产生。

表5   5CrMnMo钢常温力学性能与回火温度关系

回火温度/℃ 200 300 400 450 500 550 600 650
硬度HRC 57 52 47 44 41 37 34 30
σb/MPa - - - 1630 1600 1430 1260 1120
αk/J·cm-2 - - - 19 20 27 42 30
δ(%) - - - 5.5 7.5 9.5 10 11.5
注:840℃油淬。

2)、高温淬火、回火工艺。高温淬火可以获得细致的板条状马氏体,强韧性较好,但超过900℃加热淬火,冲击韧度等性能开始下降。生产实践证明:高温淬火后模具的使用寿命都有了不同程度的提高。高温淬火温度为890~900℃,油冷,硬度为61.5HRC。回火温度为420~550℃,回火2次。
3)、等温淬火
①、加热温度为840~860℃,加热后将模具放天160~180℃硝盐中分级停留,使之发生部分马氏体转变,然后再转入280~300℃硝盐中保温停留2~3h。
②、加热温度为840~860℃,淬入油中,待模具表面冷到150~200℃时,带温转入等温槽,在280~300℃保温2~3h。
采取以上两种淬火方法后,模具钢的组织为马氏体+下贝氏体+残留奥氏体,回火后获得回火下贝氏体组织。这种工艺减少了模具的使用过程中的开裂,提高了模具的使用寿命。

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