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渗碳型塑料模具用钢

渗碳型塑料模具用钢重要用于冷挤压成形的塑料模。为了便于冷挤压成形,这类钢在退火态须有高的塑性和低的变形抗力,因此,对这类钢请求有低的或超低的含碳量,为了提高模具的耐磨性,这类钢在冷挤压成形后一般都进行渗碳和淬回火处理,表面硬度可达58~62HRC。

  此类钢国外有专用钢种,如瑞典的8416、美国的P2和P4等。国内常采用产业纯铁(如DT1和DT2)、20、20Cr、12CrNi3A和12Cr2Ni4A钢,以及国内更新研制的冷成形专用钢0Cr4NiMoV(LJ)。现先容两个典范钢种。

  (一)0Cr4NiMoV(LJ)钢

  1.化学成分:表3-3是LJ钢的化学成分。

  表3-3 LJ钢的化学成分(质量分数)(%)

  C Mn Si Cr Ni Mo V

  ≤0.08 <0.3 <0.2 3.6~4.2 0.3~0.7 0.2~0.6 0.08~0.15

  该钢含碳量很低,因而塑性优良、变形抗力低。钢中主加元素为铬,辅加元素为镍、钼、钒等,合金元素的重要作用是提高淬透性和渗碳才能,增加渗碳层的硬度和耐磨性以及心部的强韧性。

  2.工艺性能:LJ钢具有良好的铸造性能和热处理工艺性。

  铸造工艺:加热温度1230℃,始锻温度1200℃,终锻温度900℃。

  退火工艺:加热880℃,保温2h,随炉缓冷至(冷速约40℃/h)650℃后出炉空冷,退火硬度100~105HBS,可顺利地进行冷挤压成形。

  固体渗碳工艺:加热930℃×(6~8)h,渗后在850~870℃油淬,再进行200~220℃×2h的低温回火,热处理后表面硬度58~60HRC,心部硬度为27~29HRC,热处理变形渺小。LJ钢渗碳速度快,渗层深度比20钢深一倍。

  3.实际利用:LJ钢冷成形性与产业纯铁相近,用冷挤压法成形的模具型腔轮廓明白、光洁、精度高。LJ钢重要用来调换10、20钢及产业纯铁等冷挤压成形的精密塑料模。由于渗碳淬硬层较深,基体硬度高,不会呈现型腔表面塌陷和内壁咬伤现象,应用后果良好。

  (二)12CrNi3A钢

  1.化学成分:12CrNi3A钢是传统的中淬透性合金渗碳钢,其成分见表3-4。该钢含碳量较低,参加镍、铬合金元素,以提高钢的淬透性和渗碳层的强韧性,尤其是镍,在产生固溶强化的同时,明显增加钢的塑韧性。与其它冷成形塑料模具钢相比,该钢的冷成形性属于中等。

  表3-4 12CrNi3A钢的化学成分(质量分数) (%)

  C Si Mn Cr Ni P、S

  0.09~0.16 0.17~0.37 0.30~0.60 0.60~0.90 2.75~3.25 ≤0.025

  2.工艺性能:铸造加热温度为1200℃,始锻温度1150℃,终锻温度大于850℃,锻后缓冷,锻后必需软化退火。

  退火工艺:740~760℃加热,保温4~6h后以5~10℃/h的速度缓冷至600℃,再炉冷至室温,退火后的硬度<160HBS,适于冷挤压成形。

  正火工艺:870~900℃加热并保温3~4h后空冷,正火后硬度≤229HBS,切削加工性良好。

  12CrNi3A钢采用气体渗碳工艺时,加热温度为900~920℃保温6~7h,可获得0.9~1.0mm的渗碳层,渗碳后预冷至800~850℃直接油淬或空冷,淬火后表层硬度可达56~62HRC,心部硬度为250~380HBS,变形渺小。

  3.实际利用:12CrNi3A钢重要用于冷挤压成形的外形复杂的浅型腔塑料模具。也可用来制作大、中型切削加工成形的塑料模具,为了改良切削加工性,模坯须经正火处理。
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