20Cr模具钢|20Cr钢材_特性_化学成分/热处理工艺/应用

20Cr模具钢|20Cr钢材_特性_化学成分/热处理工艺/应用
20Cr钢材为常用的渗碳型塑料模具钢，其淬透性高于20钢，油淬得到半马氏体组织的截面直径尺寸为20~30mm。
20Cr钢材的特性
⑴、20Cr钢材经淬火、低温回火处理，可获得综合力学性能，低温冲击韧性好，回火脆性不明显。
⑵、因不含细化晶粒的元素，20Cr钢经渗碳或碳氮共渗后，晶粒较粗大，需经二次淬火处理，以改善心部的强韧性。
⑶、20Cr钢材在正火处理硬度为170~217HBS时，切削加工性能为65%。
⑷、20Cr钢材焊接性能中等，冷塑性变形性能中等，常采用冷挤压成形方法来制造模具随后再经渗碳或碳氮共渗+淬火、低温回火处理，使模具表面呈现很高的硬度与耐磨性，同时心部保持较好的强韧性，满足模具使用要求。
⑸、20Cr钢材中加入Cr元素，主要是提高钢的淬透性。淬火加热时，Cr、Mn、Si元素完全固溶于奥氏体中，提高钢的淬透性。
⑹、20Cr钢材淬火后，Cr、Mn、Si元素固溶强化基体组织，并改善基体组织的回火稳定性。
⑺、20Cr钢材低温回火时，部分Cr、Mn元素从基体组织中扩散到析出渗碳体Fe3C中，形成合金渗碳体（Cr、Mn、Fe）3C，改善其硬度。
⒉20Cr钢材的化学成分
0.18%~0.24%C、0.17%~0.37%Si、0.50%~0.80%Mn、0.70%~1.00%cr、≤0.035%P、≤0.035%S。
⒊20Cr钢材的热处理工艺
20Cr钢相变点为：Ac1765℃、Ac3836℃、Ar1702℃、Ar3799℃。
20Cr钢始锻温度1200℃，终锻温度800℃，锻造后堆积冷却。
20Cr钢常见的热处理工艺
热处理工艺 工艺参数 硬度要求 工艺特点
去应力退火 加热700~720℃，保温，空冷 ≤179HBS 消除残余应力，消除加工硬化
完全退火 加热860~890℃，保温，炉冷 ≤179HBS 消除残余应力，降低硬度
不完全退火 加热790℃，保温8h，690℃等温3h，出炉筒冷  获得粒状珠光体
正火 加热870~900℃，保温，空冷 ≤217HBS 加热温度在Ac3836℃线之上，细化晶粒，消除组织缺陷，以获得珠光体+少量铁素体组织
淬火 加热860~880℃，保温，水冷或油冷 34~38HRC 淬火温度高，淬透性低，变形较大，硬度低，耐磨性差
 加热880℃，保温，200℃硝盐分级后油冷(200℃回火1h)  获得板条马氏体，变形小
 加热880℃，保温，油冷。再加热820，200℃硝盐分级后油冷(200℃回火1h)  获得板条马氏体，变形小
 加热880℃，保温，油冷。再加热780℃，保温，℃硝盐浴等温5min后油冷(200℃回火1h)  获得板条马氏体，变形小。ób：653.2MPa，δ5：26.9%
 加热920℃，保温，10%NaCl水冷(350℃回火1h) 37HRC 获得回火屈氏体。ób：1200MPa，ós：1000Mpa，αk：64.1J/cm2，K1c：3335.7MPa
回火 加热160~180℃，保温2h，空冷 32~36HRC 获得回火马氏体组织
 加热450~480℃，保温2h，空冷 ≤250HBS 获得回火屈氏体组织
气体渗碳 加热900~920℃，以0.15~0.2mm/h计保温时间  加热温度不超过920℃，以避免晶粒长大
渗碳后淬火与回火 一次淬火：加热860~890℃，只温后水冷或油冷
二次淬火：加热780~820℃，保温后水冷或油冷 60~63HRC 心部保持良好韧性的同时，表层获得高的强度、硬度与耐磨性
 回火：加热170~190℃，保温2h，空冷 表：58~62HRC
心；28~32HRC 
渗碳+表面感应淬火+低温回火 渗碳：加热900~920℃，以0.15~0.2mm/h计保温时间  加热温度不超过920℃，以避免晶粒长大
 表面感应淬火：表面温芳840~860℃ 59~63HRC 表面温度不宜过高，以防表面晶粒粗大
 低温回火：加热170~190℃，保温2h，空冷 表面硬度58~62HRC 表面获得回火马氏体组织
气体碳氮共渗 共渗温度840~860℃，出炉水冷或油冷 60~65HRC 心部保持良好韧性的同时，表层获得高的强度、硬度、耐磨性与耐蚀性
 回火温度150~180℃，出炉空冷 表：58~62HRC
心：28~32HRC 
固体渗硼 渗硼温度900℃，保温4h，油冷(渗硼剂：85%SiC+10%B4C+5%KBF4)。渗层0.115~0.139mm 1689~1789HV0.1 表面形成高硬度的硼化物层而心部为淬火组织
⒋20Cr钢材的应用
20Cr钢适宜制造耐磨性高、尺寸不大的塑料模具。

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