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詳細(xì)介紹： |
高壽命熱作模具鋼
ORVAR SUPREME具有優(yōu)異的各向同性，優(yōu)良的耐熱沖擊和抗熱疲勞性能，良好的高溫強(qiáng)度和熱處理尺寸穩(wěn)定性，ORVAR SUPREME制作的模具可以減緩熱龜裂的發(fā)生，提高模具壽命。
ORVAR SUPREME的特性
ORVAR SUPREME是一種鉻、鉬、釩合金工具鋼，其特性如下：
優(yōu)良的耐熱沖擊和抗熱疲勞性能；良好的高溫強(qiáng)度；各個(gè)方向上優(yōu)異的韌性和延展性；良好的機(jī)加工性及拋光性；優(yōu)良的淬透性；良好的熱處理尺寸穩(wěn)定性。
ORVAR SUPREME在經(jīng)過特殊煉鋼技術(shù)和嚴(yán)密質(zhì)量控制后，鋼材擁有高純度和非常好的顯微組織。與傳統(tǒng)工藝冶煉的H13類相比，ORVAR SUPREME展現(xiàn)出更優(yōu)異的各向同性。這對于模具的抵抗高的機(jī)械及熱疲勞應(yīng)力性能更具價(jià)值，如壓鑄模具、鍛造模具及擠型模具等。在實(shí)際應(yīng)用中ORVAR SUPREME制作的模具可選用高于普通H13類材料1~2HRC的硬度而不會(huì)犧牲韌性。高硬度可以減緩熱龜裂的發(fā)生，提高模具壽命。
ORVAR SUPREME符合北美壓鑄協(xié)會(huì)（NADCA）#207-2003壓鑄模具用高級H13 鋼標(biāo)準(zhǔn)。
ORVAR SUPREME的化學(xué)成分
化學(xué)成分% | C | Si | Mn | Cr | Mo | V |
0.39 | 1.00 | 0.40 | 5.20 | 1.40 | 0.90 | |
標(biāo)準(zhǔn)對照 | AISI H13, WNr. 1.2344,SKD 61 | |||||
出廠狀態(tài) | 軟性退火，硬度約180HB | |||||
ORVAR SUPREME的應(yīng)用
壓鑄模具
部件 | 錫鉛鋅合金HRC | 鋁鎂合金HRC |
壓鑄模具 | 46~50 | 42~48 |
鑲塊，型心 | 46~52 | 44~48 |
澆口 | 48~52 | 46~48 |
噴嘴 | 35~42 | 42~48 |
頂針（氮化） | 46~50 | 46~50 |
柱塞，套筒（通常進(jìn)行氮化） | 42~46 | 42~48 |
奧氏體化溫度 | 1020~1030℃ | |
擠壓模具
部件 | 鎂合金HRC | 銅合金HRC | 不銹鋼HRC |
模仁 | 44~50 | 43~47 | 44~50 |
模托，襯墊，襯套，頂 | 41~50 | 40~48 | 40~48 |
奧氏體化溫度 | 1020~1030℃ | 1040~1050℃ | |
熱鍛模具
被加工材料 | 奧氏體化溫度 | 使用硬度HRC |
鋁鎂合金 | 1020~1030℃ | 44~52 |
銅合金 | 1040~1050℃ | 44~52 |
鋼鐵 | 1040~1050℃ | 40~50 |
塑膠模具
部件 | 奧氏體化及回火溫度 | HRC |
注塑模，壓縮/傳遞模 | 奧氏體化溫度1020-1030℃ | 50~52 |
其它應(yīng)用
應(yīng)用 | 奧氏體化及回火溫度 | HRC |
冷沖切，剪切 | 奧氏體化 1020~1030℃ |
|
熱剪切 | 奧氏體化1020~1030℃ |
|
模具套環(huán)（如：用于緊固金屬模） | 奧氏體化1020~1030℃ | 45~50 |
耐磨部件 | 奧氏體化1020～1030℃ | 芯部50~52 |
ORVAR SUPREME的性能
所有試樣均從407×127mm 厚板中心取樣，除非另有說明，所有試樣在1025 ℃ 淬火保溫30 分鐘，空冷后在610 ℃ 回火2 次每次2 小時(shí)，硬度達(dá)到HRC45 ±1。
物理性能
調(diào)質(zhì)至44~46 HRC.
溫度(℃) | 20 | 400 | 600 |
密度(Kg/m3) | 7800 | 7700 | 7600 |
彈性系數(shù)(N/mm2) | 210000 | 180000 | 140000 |
熱膨脹系數(shù)(20℃起/℃) | --- | 12.6×10-6 | 13.2×10-6 |
熱傳導(dǎo)系數(shù)(W/m℃) | 25 | 29 | 30 |
機(jī)械性能
室溫抗拉強(qiáng)度
硬度 | 52HRC | 45HRC |
抗拉強(qiáng)度,Rm | 1820MPa | 1420MPa |
屈服強(qiáng)度,Rp0.2 | 1520MPa | 1280MPa |
高溫強(qiáng)度
高溫保溫時(shí)間對硬度的影響
溫度對沖擊能量的影響
ORVAR SUPREME的熱處理
軟性退火
將鋼材于保護(hù)氣氛中加熱至850℃，均熱后，于爐中以每小時(shí)10℃的速度， 冷卻至650℃后空冷。
去應(yīng)力回火
模具經(jīng)粗加工后，加熱到650℃，保溫2小時(shí)，緩慢冷卻至500℃，然后空冷。
淬火
預(yù)熱溫度：600-850℃通常分為兩階段預(yù)熱
奧氏體化溫度：1020-1050℃，通常1020-1030℃
溫度/°C | 保溫時(shí)間/分鐘 | 回火前硬度/HRC |
1025 | 30 | 53±2 |
1050 | 15 | 54±2 |
保溫時(shí)間＝鋼材在淬火溫度下全熱透所需要的時(shí)間。鋼材在淬火過程中必須加以保護(hù)避免氧化及脫碳。
淬火介質(zhì)
高速氣體/循環(huán)氣氛。
真空（足夠正壓力的高速氣體），可采用分
級淬火來控制變形或淬火裂紋。
在450-550℃的鹽浴爐或流動(dòng)粒子爐中分
級淬火，然后空冷。
在約180-220℃的鹽浴爐或流動(dòng)粒子爐中
分級淬火，然后空冷。
溫油。
注意1：當(dāng)鋼材溫度冷至50-70℃時(shí)，應(yīng)立即回火。
注意2：為了要使模具獲得佳的性能，淬冷速度應(yīng)越快
越好，但是不能因此造成過度嚴(yán)重的變形或開裂。
ORVAR SUPREME的硬度、晶粒度及殘余奧氏體和奧氏體化溫度間的關(guān)系
回火
參照ORVAR SUPREME的回火曲線圖，根據(jù)所需硬度選擇適當(dāng)?shù)幕鼗饻囟取?回火至少兩次， 每次回火后必須冷卻至室溫。低的回火溫度為250℃，每次回火需保溫至少兩小時(shí)，應(yīng)避免在425-550℃之間回火(如下圖所示)， 以避免回火脆性。
ORVAR SUPREME的不同回火溫度下的近似沖擊能量
不推薦在 425–550°C間回火以免導(dǎo)致韌性降低。
ORVAR SUPREME的CCT 曲線圖
奧氏體化溫度1025°C. 保溫 30 分鐘
ORVAR SUPREME在淬火過程中的尺寸變化
樣品尺寸: 100 x 100 x 25 mm.
寬度% | 長度% | 厚度% | |
從1020°C油淬 Min. | 0.08 | -0.06 | ±0 |
自1020°C氣淬Min. | -0.02 | -0.05 | ±0 |
自1020°C真空淬火Min. | +0.01 | -0.02 | +0.08 |
回火過程尺寸變化
注意: 淬火+回火過程中尺寸的變化是上述兩者的疊加。
ORVAR SUPREME的機(jī)加工參數(shù)推薦
以下切削參數(shù)僅供加工參考，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。
材料狀態(tài)：軟性退火~180HB
ORVAR SUPREME的表面處理
氮化及軟氮化
氮化及軟氮化處理產(chǎn)生的高硬度表層有很好的耐磨性和抗侵蝕性。但是，由于其韌性相對較差，在機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力的沖擊易產(chǎn)生裂痕或剝離，而且這種風(fēng)險(xiǎn)隨著氮化層厚度的增加而增加。在氮化前，鋼材必須進(jìn)行硬化，且回火溫度必須高于氮化溫度25-50℃。
在510℃氨氣中氮化、或在480℃的75%氫氣和25%氮?dú)獾幕旌蠚夥罩须x子氮化，都能得到約1100HV0.2的表層硬度。一般推薦離子氮化，因?yàn)槠涞獎(jiǎng)萑菀卓刂疲?特別是離子氮化能避免產(chǎn)生“氮化白層"，從而滿足熱作模應(yīng)用要要求。當(dāng)然，如果氣體氮化控制得當(dāng)，同樣能獲得滿意的效果。
ORVAR SUPREME既能在氣體中也能在鹽浴中進(jìn)行軟氮化，表面硬度能達(dá)到900~1000H V0.2
氮化層深度
工藝 | 時(shí)間h | 深度*mm |
氣體氮化510°C | 10~30 | 0.12~0.20 |
離子氮化480°C | 10~30 | 0.12~0.18 |
軟氮化 | 2.5~30 |
|
* 氮化層深度=氮化層硬度高于基體硬度50HV0.2處距表面的距離
建議熱作鋼氮化總深度不超過0.3mm。ORVAR SUPREME也可以在軟性退火狀態(tài)進(jìn)行氮化，但表面硬度和氮化深度將降低。
硬鉻鍍層
鍍鉻后,模具必須在180℃溫度下回火4小時(shí),以避免產(chǎn)生氫脆。
ORVAR SUPREME的電火花加工
如果鋼材在淬火及回火后的狀態(tài)下進(jìn)行放電處理，應(yīng)對電火花加工表面應(yīng)進(jìn)行研磨或拋光以去除電加工白層，然后以低于回火溫度25℃的溫度再回火一次。
ORVAR SUPREME的焊補(bǔ)
進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱、對焊補(bǔ)處進(jìn)行正確的預(yù)處理、焊補(bǔ)時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)暮笚l并采用合適的焊補(bǔ)工藝，工具鋼能得到滿意的焊補(bǔ)結(jié)果。以下總結(jié)了補(bǔ)焊重要的參數(shù)。
焊補(bǔ)方法 | TIG | MMA |
預(yù)熱溫度1 | 325 - 375oC | 325 - 375oC |
填料 | QRO 90 TIG-WELD |
|
高層間溫度2 | 475°C | 475°C |
冷卻速度 | 初2~3小時(shí)內(nèi)冷速為20 -40oC/h，然后空冷。 | |
焊后硬度 | 50~55HRC | 50~55HRC |
焊后熱處理 | ||
淬硬態(tài) | 低于原回火溫度25℃回火 | |
退火態(tài) | 在保護(hù)氣氛中850℃軟化退火。以10℃/小時(shí)爐冷至650℃，然后空冷。 | |
注：1 為避免焊接裂紋，必須保證整個(gè)模具在預(yù)熱過程中熱透且整個(gè)焊補(bǔ)過程必須保持該預(yù)熱溫度；
2 對模具進(jìn)行多層多道焊時(shí),當(dāng)焊接后道焊縫時(shí),前道焊縫的低溫度,稱為層間溫度。若超出該溫度，模具就會(huì)出現(xiàn)變形或在焊接區(qū)域出現(xiàn)軟區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)。
ORVAR SUPREME的拋光性
ORVAR SUPREME在調(diào)質(zhì)處理后表現(xiàn)出優(yōu)良的拋光性能,在研磨后可使用氧化鋁或鉆石膏進(jìn)行拋光。
ORVAR SUPREME的典型拋光工序
1使用砂輪或油石粗磨至180-320#.
2用砂紙或拋光粉精磨至400-800#.
3使用軟木或纖維作為拋光工具,配合15μm的鉆石膏繼續(xù)拋光
4使用軟木或纖維作為拋光工具,配合8,6,3μm的鉆石膏繼續(xù)拋光
5當(dāng)模具表面質(zhì)量要求非常高時(shí),使用纖維拋光墊配合1μm鉆石膏進(jìn)行終拋光。
ORVAR SUPREME的光蝕刻花
ORVAR SUPREME的組織特別適合光蝕刻花。其組織均勻、細(xì)小及含硫量低，確保其經(jīng)過光蝕刻花處理后的優(yōu)異效果。
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