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渗碳型塑料模具用钢主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,对这类钢要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。
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' K x# c4 G7 S# S1 g2 a! l 此类钢国外有专用钢种,如瑞典的8416、美国的P2和P4等。国内常采用工业纯铁(如DT1和DT2)、20、20Cr、12CrNi3A和12Cr2Ni4A钢,以及国内最新研制的冷成形专用钢0Cr4NiMoV(LJ)。现介绍两个典型钢种。 & t+ S2 ?9 L* [$ G0 E5 e3 p E
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(一)0Cr4NiMoV(LJ)钢
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1.化学成分:表3-3是LJ钢的化学成分。
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9 o- l" U, c! c# |# F 表3-3 LJ钢的化学成分(质量分数)(%)
4 E9 ]# ^! H2 C8 z9 S, k' G+ x5 `
0 q; s$ c- J- s: T2 B C Mn Si Cr Ni Mo V 9 o: x& O& N% \; B# s* q5 T
' A1 \2 }9 m) D6 z4 d# k& T' I) F ≤0.08 <0.3 <0.2 3.6~4.2 0.3~0.7 0.2~0.6 0.08~0.15 8 m: r% a% O$ b+ i: f5 y$ n
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该钢含碳量很低,因而塑性优异、变形抗力低。钢中主加元素为铬,辅加元素为镍、钼、钒等,合金元素的主要作用是提高淬透性和渗碳能力,增加渗碳层的硬度和耐磨性以及心部的强韧性。
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2.工艺性能:LJ钢具有良好的锻造性能和热处理工艺性。 4 Y) K3 p* W9 Z: z6 m7 l
( p1 B: p/ E% N7 K6 c7 y% { 锻造工艺:加热温度1230℃,始锻温度1200℃,终锻温度900℃。
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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。 5 O5 p( m5 D! v" \' f: O7 V
H" d9 x7 R$ Y 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,热处理变形微小。LJ钢渗碳速度快,渗层深度比20钢深一倍。
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3 e4 {8 T" Z6 r; O( R( F' d$ K$ q$ V 3.实际应用:LJ钢冷成形性与工业纯铁相近,用冷挤压法成形的模具型腔轮廓清晰、光洁、精度高。LJ钢主要用来替代10、20钢及工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,不会出现型腔表面塌陷和内壁咬伤现象,使用效果良好。 . }* ]3 d$ i2 W' Q& l! v6 Z
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(二)12CrNi3A钢 ( O, _9 g* G; p: U
* ]8 E) q* j# @( I& f+ X 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,加入镍、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。 5 n5 Z2 D3 y+ r$ n, ]
8 T0 }1 s* {& N& q, N) V( ? 表3-4 12CrNi3A钢的化学成分(质量分数) (%)
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C Si Mn Cr Ni P、S
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" A' z+ Y' X2 M 0.09~0.16 0.17~0.37 0.30~0.60 0.60~0.90 2.75~3.25 ≤0.025
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3 I+ C$ z- Y7 @ B' Z7 E! X* F1 L' { 2.工艺性能:锻造加热温度为1200℃,始锻温度1150℃,终锻温度大于850℃,锻后缓冷,锻后必须软化退火。
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: V9 J% s& i' f7 C {: ~ 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。
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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。 % b( r) |( S5 _' X2 O
6 \! w) F2 g4 i" z8 P 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,变形微小。 7 E. `& T7 p9 _2 n" J
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3.实际应用:12CrNi3A钢主要用于冷挤压成形的形状复杂的浅型腔塑料模具。也可用来制造大、中型切削加工成形的塑料模具,为了改善切削加工性,模坯须经正火处理。 【MechNet】 7 y$ p b, N1 K- h+ `: @& I
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