HM3模具鋼硬度|HM3模具鋼硬度|HM3模具鋼硬度 

    概述:(1)模具鋼的特性 HM3鋼號(hào)3Cr3Mo3VNb,屬過(guò)共析鋼,中碳鉻系高強(qiáng)韌性熱作模具鋼,HM3鋼是參照美國(guó)AISI標(biāo)準(zhǔn)H10鋼的俄羅斯ΓOCT標(biāo)準(zhǔn)3X3M3Φ鋼的改進(jìn)型鋼種,與HM1相類似,我國(guó)早在20世紀(jì)80年代,

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    (1)模具鋼的特性  HM3鋼號(hào)3Cr3Mo3VNb,屬過(guò)共析鋼,中碳鉻系高強(qiáng)韌性熱作模具鋼,HM3鋼是參照美國(guó)AISI標(biāo)準(zhǔn)H10鋼的俄羅斯ΓOCT標(biāo)準(zhǔn)3X3M3Φ鋼的改進(jìn)型鋼種,與HM1相類似,我國(guó)早在20世紀(jì)80年代,列入航空部標(biāo)準(zhǔn)的3Cr3Mo3VNb鋼種。

    HM3鋼具有降低加熱時(shí)的過(guò)熱敏感性、高溫強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性高、塑性韌性高、耐冷熱疲勞性好和耐熱磨損性優(yōu)良的特點(diǎn),在鍛態(tài)和正火空冷狀態(tài)時(shí),易形成貝氏體組織,在淬火態(tài)可得到板條狀馬氏體組織,并隨淬火加熱穩(wěn)定和冷卻條件不同,含有5%~18%的殘留奧氏體和1%~3%的碳化物。該鋼的碳化物,在退火態(tài)為M6C、M4C3和NbC,在淬火態(tài)為M2C、V4C3、和NbC。大截面含鈮鋼模具在緩慢冷速下,有形成晶界鏈狀碳化物的傾向。

    除Cr、Mo、V和Nb外,又加入了4%W,使HM3鋼的高溫強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性得到了進(jìn)一步提高,是中碳鉻系熱作模具鋼中高溫強(qiáng)度較高、熱穩(wěn)定性較好的鋼種。HM3鋼還具有良好的耐冷疲勞性能。

    快速球化退火工藝球化組織小、均勻,退火周期可縮短1/3以上,節(jié)約電能消耗20%左右。在600℃下,抗拉強(qiáng)度可達(dá)到1000MPa,700℃時(shí)可達(dá)700MPa。在析出硬化區(qū)前回火時(shí),在較高的KIC值。

    該鋼模具在預(yù)熱至≥150℃使用時(shí),可顯著提高沖擊韌性,防止模具的早期脆裂。

    中、小型熱鍛模具的表面溫度可達(dá)≥600℃,HM3鋼是根據(jù)形成合金碳化物所需的碳量,對(duì)2Cr3Mo3VMb做進(jìn)一步成分調(diào)整而來(lái)的。鋼中加入了3%Mo,既能提高鋼的淬透性和防止出現(xiàn)回火脆性,又能提高鋼的熱穩(wěn)定性。加入V和Nb則可起到細(xì)化晶粒,降低鋼的過(guò)熱敏感性作用。

    HM3鋼的淬透性高,淬火加熱溫度范圍寬,過(guò)熱敏感性低,具有高溫強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、塑性韌性好、耐冷熱疲勞性能好、熱磨損性能好等優(yōu)點(diǎn)。

    (2)HM3鋼供貨狀態(tài)  退火態(tài)。

    (3)HM3鋼化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)  C 0.2~0.3、Si≤0.60、Mn≤0.35、Cr 2.6~3.2、Mo 2.7~3. 2、V 0.6~1.2、Nb 0.08~0.12、P≤0.030、S≤0.030。

    (4)HM3鋼參考對(duì)應(yīng)鋼號(hào)  美國(guó)AISI標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)H10、俄羅斯ΓOCT標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)3X3M3Φ、我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)3Cr3Mo3VNb。

    (5)HM3鋼物理性能

    ①臨界點(diǎn)溫度(近似值) Ac1=825℃,Ar1=734℃,Acm=910~920℃,Arm=810℃,Ms=355℃。

    ②線(膨)用系數(shù):室溫到600℃,α=11.9×10-6K-1。

    ③熱導(dǎo)率:λ=32.55W/(m·K)。

    (6)HM3鋼熱加工規(guī)范  始鍛溫度1120~1150℃,終鍛≥850℃,灰冷或堆冷,冷卻后需及時(shí)退火。

    (7)HM3鋼普通退火規(guī)范  溫度860℃±10℃,保溫時(shí)間2~3h,降溫到溫度710℃±10℃,保溫時(shí)間4~6h,爐冷到溫度≤550℃,出爐空冷。

    (8)普通球化退火規(guī)范  (860~900)℃×(2~3)h爐冷,(700~730)℃×(3~5)h等溫,爐冷至溫度≤550℃,出爐空冷,硬度180~190HBS。

    (9)快速球化退火規(guī)范  高溫1030℃加熱,時(shí)間20s/mm,油淬,隨后,在800~850℃加熱,時(shí)間1~2min/mm,待到均熱后,隨即爐冷,降至溫度≤550℃,出爐空冷,退火硬度180~200HBS。

    (10)淬火、回火規(guī)范  淬火溫度950~1000℃,淬火硬度46~50HRC,晶粒度為10~11級(jí)。

    回火溫度500~580℃,呈現(xiàn)析出硬化效應(yīng),硬度比淬火態(tài)高1~1.5HRC,回火溫度450~650℃,硬度42~48HRC。

    (11)離子滲氮處理規(guī)范  滲氮溫度460℃/530℃/580℃/640℃,保持時(shí)間10h,離子滲氮層深0.12mm/0.20~0.28 mm/0.28mm/0.35~0.38 mm,表面硬度1145~1320HV0.5/1120HV0.5/1095HV0.5/810~824HV0.5。

    淬火溫度1080℃,油淬,硬度48.5HRC,回火溫度450℃/500℃/550℃/580℃/600℃/620℃/650℃,一次回火后的硬度48.5HRC/48.5 HRC/48.0 HRC/49.0 HRC/48.0 HRC/45.5 HRC/39.0 HRC,二次回火后硬度48.5 HRC/49.5 HRC/48.0 HRC/49.5 HRC/48.0 HRC/45.5 HRC/41.0 HRC。

    (12)HM3鋼典型應(yīng)用舉例

    ①連桿輥鍛成型模,連桿輥鍛成型模具尺寸大,工作條件惡劣,磨損、熱疲勞、塌陷、斷裂失效現(xiàn)象非常嚴(yán)重。HM3鋼制的輥鍛模可消除上述缺陷,使用壽命可達(dá)到1.9萬(wàn)件。

    ②在實(shí)際應(yīng)用中,該鋼模具的使用壽命可達(dá)5CrNiMo、5CrMnMo鋼的4倍以上。

    ③在軸承行業(yè),用該鋼制作的擠壓模具比3Cr2W8V鋼的壽命提高到4~7倍。

    ④在鍛模模具上,該鋼的使用壽命與H13鋼相比,同樣是可以大幅度提高,一般可達(dá)H13鋼的2倍左右。

    ⑤采用該鋼制作的生產(chǎn)無(wú)縫鋼管頂?shù)膲勖?Cr2W8V鋼的2倍,是H13鋼的3倍。

    ⑥適用于制作有色金屬壓鑄模、耐熱不銹鋼及高強(qiáng)度材料鍛壓成型模等,使用效果良好。

    ⑦特別適合于沖擊載荷較大、工作溫差高的模具。

    ⑧適合于耐熱、不銹、高溫合金成型用模具。

    ⑨用于GCr15鋼軸承環(huán)套圈熱鍛成型凹模,在用5CrNiMo、3Cr2W8V、GCr15鋼制時(shí),常呈現(xiàn)有劇烈磨損、熱疲勞、熱裂、截面過(guò)渡處塌陷變形等現(xiàn)象,使用壽命僅0.1萬(wàn)~0.3萬(wàn)件,改用H13鋼制造后,使用壽命提高到1萬(wàn)~3萬(wàn)件,一般使用到0.8萬(wàn)件后方出現(xiàn)輕微的熱疲勞和熱裂現(xiàn)象。

    ⑩采用4Cr5W2VSi鋼的熱鍛模,使用壽命雖比5CrNiMo鋼高一倍,但仍低于0.1萬(wàn)件,使用中易產(chǎn)生磨損、塌陷、型腔脹大、尺寸超差、開(kāi)裂等早期嚴(yán)重失效現(xiàn)象,應(yīng)用HM3鋼制造這類模具后,使用壽命分別比5CrNiMo和4Cr5W2VSi提高5~10倍和2~5倍。

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