2CrNi3MoAl1S模具钢的特性、化学成分、热处理工艺及应用

2CrNi3MoAl1S模具钢的特性、化学成分、热处理工艺及应用
2CrNi3MoAl1S钢属时效硬化钢。
⒈2CrNi3MoAl1S钢的特性
⑴、2CrNi3MoAl1S钢中加入Cr、Ni元素主要是提高钢的淬透性，兼有固溶强化基体组织和改善回火稳定性作用，另外在时效时Ni元素与Mo、Al元素所形成的金属间化合物将从基体组织中析出。
⑵、2CrNi3MoAl1S钢中加入Mo、Al元素主要是与此同时Ni元素形成金属间化合物。此外Mo元素兼有与钢中的C元素形成钼的碳化物，起到细化晶粒的作用，Mo元素还可消除回火脆性。Al元素与钢中的N元素可形成氮化物AlN，也起到细化晶粒的作用。
⑶、2CrNi3MoAl1S钢中的Si、Mn元素除提高淬透性外，还固溶强化基体组织，并改善钢的回火稳定性。
⑷、2CrNi3MoAl1S钢中加入S元素主要是形成硫化物（FeS、MnS），改善钢的切削加工性能。
⑸、2CrNi3MoAl1S钢在加工制造成塑料模具之前，需进行固溶处理，油冷之后得到马氏体与残余奥氏体组织，硬度达42~45HRC。接着高温回火，硬度降至28HRC。再接着进行模具生产加工成型，之后进行模具时效处理，金属间化物析出，硬度回升至40HRC，获得良好的综合力学性能，满足塑料模具的使用要求。
⑹、改善模具表面的硬度与耐磨性以及耐蚀性，可对模具进行各种表面强化处理，如氮化、碳氮共渗等。
⒉2CrNi3MoAl1S钢主要化学成分
0.20%~0.30%C、0.50%~0.80%Mn、3.00%~4.00%Ni、1.20%~1.80%Cr、0.20%~0.40%Mo、1.00%~1.60%Al、0.20%~0.50%Si、≤0.030%P、≤0.010%S。
⒊2CrNi3MoAl1S钢的热处理工艺
2CrNi3MoAl1S钢相变点为：Ac1710℃、Ac3795℃、Ms405℃。
2CrNi3MoAl1S钢始锻温度1040℃，终锻温度850℃，锻造后缓慢冷却。
2CrNi3MoAl1S钢常见的热处理工艺
热处理工艺 工艺参数 硬度要求 工艺特点
去应力退火 加热670~680℃，保温，空冷 ≤241HBS 消除残余应力，消除加工硬化
正火 加热880~900℃，保温，空冷  加热温度在Ac3780℃线之上，细化晶粒，消除组织缺陷，以获得珠光体+少量铁素体组织
淬火 加热880℃，保温，水冷或空冷 48~50HRC 加热时Cr、Si、Mn、Ni元素及少量Mo元素溶入奥氏体中，提高淬透性，改善回火稳定性。未溶的Mo元素的碳化物及Al氮化物细化晶粒，保持强韧性，提高耐磨性
回火 加热680℃，保温4h，空冷 22~24HRC 获得回火索氏体组织
气体渗碳 加热900~920℃，以0.15~0.2mm/h以计保温时间  加热温度不超过920℃，以避免晶粒长大
渗碳后淬火与回火 调质：淬火加热860℃，保温后油冷；高温回火640~680℃，油冷 26~28HRC 细化晶粒，获得细小的回火索氏体组织，为后续淬火做好组织准备
 淬火：加热820~840℃，保温后油冷 60~65HRC 强调表层硬度采用较高温淬火，强调表层韧性采用较低温淬火
 回火：加热160~200℃，保温2h，空冷 表：58~62HRC
心：30~34HRC 消除残余应力，获得回火马氏体组织
气体碳氮共渗 共渗温度840~860℃，出炉油冷 60~65HRC 心部保持强韧性的同时，表层获得高的强度、硬度、耐磨性与耐蚀性
 回火温度150~180℃，出炉空冷 表：58~62HRC
心：30~34HRC 
⒋2CrNi3MoAl1S钢的应用
2CrNi3MoAl1S钢主要用于制造电子、家电、仪表、玩具、日用品和五金等行业所使用的塑料模具。
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