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优化中碳调质钢——40Cr钢的应用与提升使用寿命方法

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:材料的特性40Cr钢属于中碳调质钢。6)拉深模冲头经淬火+回火+渗硼处理后,平均使用寿命10500件,比W18Cr4V钢制冲头的使用寿命提高2~3倍。7)用40Cr钢柱塞冷镦模淬火+回火+渗硼代替Cr12MoV钢淬火+回火,使用寿命由3.7万件提高至4.2万~4.4万件。8)40Cr钢渗硼冲头代替W18Cr4V高速钢,使用寿命由1000件提高到2500件。9)40Cr钢锻热淬火+固体硼稀土共渗+淬火+低温回火工艺代替5CrMnMo钢单体支柱上的活塞热锻模具,模具使用寿命由1500件提高到2000件。

优化中碳调质钢——40Cr钢的应用与提升使用寿命方法

(1)材料的特性

40Cr钢属于中碳调质钢。该钢价格适中,加工容易,经适当的热处理后,可获得一定的韧性、塑性和耐磨性正火可促进组织球化,改进毛坯(硬度<160HBW)的可加工性。在550~570℃进行回火,具有最佳的综合力学性能。该钢的淬透性高于45钢,适合于高频淬火、火焰淬火等表面、硬化处理等。

调质处理后具有良好的综合力学性能,良好的低温冲击韧度和低的缺口敏感性。钢的淬透性良好,水淬时可淬透到ϕ28~ϕ60mm,油淬时可淬透到ϕ15~ϕ40mm。该钢除调质处理外,还适于碳氮共渗和高频感应淬火处理。可加工性较好,当硬度为174~229HBW时,相对可加工性为60%。

(2)供货状态

退火态,硬度≤207HBW。

(3)化学成分

根据标准GB/T 3077—1999,该钢的化学成分(质量分数):C0.37%~0.44%、Si0.17%~0.37%、Mn0.50%~0.80%、Cr0.80%~1.10%、Ni≤0.30%。

(4)参考对应牌号

中国GB标准牌号40Cr、德国DIN标准材料编号1.7035/1.7045、德国DIN标准牌号41Cr4/42Cr4、英国EN标准牌号18、英国BS标准牌号41Cr4、法国AFNOR标准牌号42C4、法国NF标准牌号38Cr4/41Cr4、意大利UNI标准牌号41Cr4、比利时NBN标准牌号42Cr4、瑞典SS标准牌号2245、西班牙UNE标准牌号42Cr4、日本JIS标准牌号SCr440(H)/SCr440、美国AISI/SAE/ASTM标准牌号5140、国际标准化组织ISO标准牌号41Cr4。

(5)物理性能

1)临界点温度(近似值):Accm=780℃、Ac1=780~770℃、Ac3=840~805℃、Ms=335~328℃。

2)线胀系数:温度20~200℃/20~300℃/20~400℃/20~500℃/20~600℃/20~700℃,线胀系数(11.9~12.0)×10-6K-1/(13.3~13.4)×10-6K-1/(14.3~14.4)×10-6K-1/(15.0~15.1)×10-6K-1/(15.3~15.4)×10-6K-1/(15.4~15.5)×10-6K-1

3)热导率:温度100℃/200℃/300℃/400℃/500℃/600℃,热导率32.6[W/(m·K)]/30.9[W/(m·K)]/29.3[W/(m·K)]/28.0[W/(m·K)]/26.7[W/(m·K)]/25.5[W/(m·K)]。

(6)热加工规范

加热温度1150~1200℃,开始温度1100~1150℃,终止温度>800℃,冷却方法:直径大于60mm时,缓冷。

(7)普通退火规范

退火温度825~845℃,保温一定的时间,炉冷,硬度≤207HBW。

(8)完全退火规范

退火温度860~890℃,保温2~3h,炉冷到500℃以后,出炉空冷,硬度≤207HBW。

(9)正火规范

正火温度850~870℃,保温一定的时间,空冷,硬度≤250HBW。

(10)冷压毛坯软化处理规范

软化温度740~760℃,保温4~6h,再以5~10℃/h的冷速降温到≤600℃,出炉空冷。

处理前硬度≤217HBW,处理后硬度≤163HBW.

(11)高温回火规范

回火温度680~700℃,降温到≤600℃,出炉空冷,硬度≤207HBW。(www.xing528.com)

处理前硬度≤217HBW,处理后硬度≤163HBW。

(12)生铁屑保护摆动回火规范

(670±10)℃×2h,随炉升温,(710±10)℃×2h,随炉降温,(670±10)℃×2h,随炉升温,(710±10)℃×2h,再随炉降温,(670±10)℃×2h,随炉升温,(710±10)℃×2h,共三个循环,再降温至550℃,出炉空冷,处理后硬度为153HBW。

(13)调质处理规范

淬火温度(850±10)℃,油冷,回火温度(520±10)℃,水或油冷却。硬度≤250HBW。

(14)普通淬火、回火规范

淬火温度830~860℃,油冷,回火温度400~600℃,水或油冷却。

(15)淬火+回火+渗硼工艺

850℃淬火,400℃回火,硬度40~45HRC;渗硼盐浴配方(质量分数):NaC16%+Na2CO312%+Na2B4O771%+SiC11%(SiC为140目粉末);930℃×180min渗硼,出炉预冷至850℃左右油淬,400℃×40min回火。渗层深度0.06~0.08mm,硬度为1200HV0.1,表层金相组织为Fe2B。

(16)堆焊修复工艺

将污物清理干净,CO2气体保护焊,焊丝牌号H08Mn2SiA,直径0.8mm,焊接电流100A,电弧电压18~21V,采用短路过渡,先均匀转动零件于爬坡位引燃电弧施焊,使焊道以螺旋方式向前推进,以达到一周焊道受热均匀,防止轴变形弯曲。

将零件表面温度控制在200℃,焊后保温2h,空冷。

(17)典型应用举例

1)可用于拉深模及整形模。

2)可用于冷挤压冲头、重载冷镦冲头、10~25mm中厚钢板冲孔冲头及直径<5~6mm的小冲头。

3)可用于中、小型冲头,小型高使用寿命冷冲剪工具。

4)生铁屑保护摆动回火规范可用于冷压成形模具。

5)粉末冶金压模。

6)拉深模冲头经淬火+回火+渗硼处理后,平均使用寿命10500件,比W18Cr4V钢制冲头的使用寿命提高2~3倍。

7)用40Cr钢柱塞冷镦模淬火+回火+渗硼代替Cr12MoV钢淬火+回火,使用寿命由3.7万件提高至4.2万~4.4万件。

8)40Cr钢渗硼冲头代替W18Cr4V高速钢,使用寿命由1000件提高到2500件。

9)40Cr钢锻热淬火+固体硼稀土共渗+淬火+低温回火工艺代替5CrMnMo钢单体支柱上的活塞热锻模具,模具使用寿命由1500件提高到2000件。

10)可用于顶出杆等。

11)可用于制作尺寸较大、形状较复杂和精度较高的塑料模。

12)可用于中型塑料模具

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