材料特性
3Cr2Mo模具鋼是引進的美國塑料模具鋼常用鋼號，也是GB 1299-85《合金工具鋼技術條件》中正式納入標準的唯一一種塑料模具鋼。
3Cr2Mo鋼是一種通用型預硬化塑料模具鋼, 是目前各國應用較廣泛的一種塑料模具鋼。由美國AISI的P20轉化過來的預硬性塑料模具鋼, 並已納入國標。經調質處理後可以進行機械加工。具有良好的可加工性和鏡面研磨拋光性能, 機械加工成形後, 型腔變形及尺寸變化小, 經熱處理後可提高表面硬度和模具使用壽命。[1]
該鋼具有較好的淬透性及一定的韌性, 可以進行滲碳, 滲碳淬火後表面硬度可達65HRC, 具有較高的熱硬度及耐磨性。因供貨狀態已進行瞭預硬化處理, 可直接加工成形後拋光、裝配。
3cr2mo模具鋼
該鋼經滲碳、滲氮、氮碳共滲或離子滲氮後再拋光, 表面粗糙度可以降到0.03μm左右, 模具表面光亮度可進一步提高, 而且模具使用壽命大大提高。對於要改鍛成坯料後再加工成形的模具, 其工藝路線為:下料葉改鍛→球化退火→刨或銑六面→預硬處理 (34~42HRC) →機械粗加工→去應力退火→機械精加工→拋光→裝配。[2]
2狀態供貨
塑料模具用扁鋼 YB/T 094-1997 規定:扁鋼寬度 170 ~410mm, 厚度 25~105mm。可在 29. 5 ~35HRC 硬度條件下供貨。預硬態, 硬度≤28HRC; 退火態, 硬度≤22HRC
3化學成分
C | Si | Mn | Cr | Mo | P,S |
0.28-0.40 | 0.20-0.80 | 0.60-1.00 | 1.40-2.00 | 0.30-0.55 | ≤0.030 |
4參考牌號
中國 GB 標準牌號 3Cr2Mo、中國 YB 標準牌號 SM3Cr2Mo、德國 DIN 標準材料編號1.2311、瑞典一勝百(ASSAB) 標準牌號 618、美國AISI/ASTM標準牌號 P20、美國UNS標準牌號 T51620、國際標準化組織 (lSO) 標準牌號 35CrMo2
5工藝性能
鍛造。加熱溫度1100-1150℃，始鍛溫度1050-1100℃，終鍛溫度≥850℃，鍛後空冷。
退火。加熱溫度850℃，保溫2-4h,等溫溫度720℃，保溫4-6h,爐冷至500℃，出爐空冷。
淬火及回火。淬火加熱溫度860-870℃，油淬，540-580℃回火。預硬態硬度為30-35HRC。
化學熱處理。3Cr2Mo模具鋼具有較好的淬透性及一定的韌性，可以進行滲碳，滲碳淬火後表面硬度可達65HRC。具有較高的熱硬度及耐磨性。
6力學性能
850℃淬火，550℃回火的3Cr2Mo模具鋼室溫力學性能如下表
硬度HRC | σb (MPa) | σ0.2(MPa) | δ5(%) | ψ(%) | αk(J/ cm2) |
30 | 1250 | 1140 | 14 | 58 | 11.5 |
7物理性能
1) 密度: 7.31g/cm。
2) 線脹系數：溫度 18 ~100℃/18 ~200°C/18 ~300°C/18 ~400°C/18 ~500°C/18 ~600℃/18 ~700℃, 線脹系數 11.9 ×10K/12.20 ×10K/12. 50×10K/12. 81 ×10K/13.11 ×10K/13.41×10K/13.71×10K
3) 彈性模量: (20°C) 212000MPa, 切變模量 (室溫) 為825000MPa, 泊桑比0.288
4) 熱導率: 溫度20℃/100℃/200°C/300°C/400°C,熱導率36.0 [W/ (m·K)] /33.4[W/ (m·K)]/31.4[W/ (m·K)]/30.1[W/ (m·K)]/29.3[W/ (m·K)]
8工藝規范
熱加工規范
鋼錠: 加熱溫度 1180 ~1200°C, 開始溫度 1130~1150°C, 終止溫度≥850°C, 坑冷。
鋼坯: 加熱溫度1120~1160°C, 開始溫度 1070~1110°C, 終止溫度≥850°C, 砂冷或緩冷。
等溫退火規范
退火溫度(850±10)°C, 保溫2h, 隨爐降溫至(720±10)℃, 保溫4h, 爐冷至500°C以下, 出爐空冷, 硬度≤229HBW。
高溫回火規范
回火溫度 (730 ±10)°C , 保溫2h, 爐冷全≤500°C, 出爐空冷。
淬火、回火規范
淬火溫度850 ~880℃ , 油冷, 硬度50 ~52HRC; 回火溫度 580 ~640°C , 出爐空冷,硬度 28 ~36HRC
預硬化處理規范
加熱溫度 860 ~900°C , 油冷, 回火溫度 570 ~70O°C , 空冷, 回火硬度 28~35HRC。[3]
9實際應用
3Cr2Mo模具鋼適於制造生產電視機、大型收錄機的外殼及洗衣機面板蓋等的大型塑料模具，其切削加工性能及拋光性能均顯著優於45鋼，在相同拋光條件下，3Cr2Mo模具鋼表面粗糙度比45鋼低1-3級。[1]
典型應用舉例如下
1) 代替傳統的45鋼, 可用於制作大型註塑模具或擠壓成型模。
2) 該鋼適宜制作電視機、大型收錄機的外殼及洗衣機面板蓋等大型塑料模具. 其可加工性及拋光性均顯著優於 45 鋼, 在相同拋光條件下, 表面粗糙度比45鋼低1 ~3級。
如制作的“飛躍”牌14寸黑白電視機外殼塑模具, 已成型24萬模次, 模具仍完好無損.還制作過18寸彩色電視機外殼塑料模具, 大型收錄機模具, 電唱機盤罩模具,以及洗衣機面板蓋模具等。
3) 適用於壓塑模具。
4) 適用於耐蝕性、高精度模具[4]
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