我国热作模具钢性能数据集5(2Cr3Mo2NiVSi)

680 ±10
2 + 1min/ mm 随炉冷至 < 500 ℃出炉空冷 (194～241)
2. 3 淬 火
二次预热 550 ℃×(30min + 1min/ mm) 箱式炉 850 ℃×(5min + 015min/ mm) 盐浴炉
淬火温度/ ℃ 盐浴炉 1010 ±10
保温时间/ s·mm - 1 20～25
σb/ MPa 1440
σs/ MPa 1200
δ5 , % 15
ψ, % 48
由于 2Cr3Mo2NiVSi 钢试样硬度偏高 ,所以其室温σb 值比 5CrNiMo 钢高 130M Pa ,但 σs 、δ5 值却与 5CrNiMo 钢 (1210M Pa 、15 %) 相当 。ψ值比 5CrNiMo 钢增加 7 %。
(3) 660 ℃
保温时间/ h HRC
室温 4417
1 3816
2 3419
5 特殊性能
5. 1 抗氧化性能 (试样硬度 4015～4112 HRC) 氧化增重值 (g/ m2)
时间/ h
2
7
15
25
35
45
60
80
125
150
600 ℃
011
018
110
110
110
110
111
115
211
214
2Cr3Mo2NiVSi 钢在 600 ℃保温 2～150h 的抗氧化性能优异 ,在五种大截面模具钢中 ,其增重值要比其 他四种钢低一个数量级 。如加热 100～150h 其氧化增重比 5CrNiMo 钢低 6211～7717g/ m2 。
600 2710
温度/ ℃
650 2713
700 2518
2Cr3Mo2NiVSi 钢在 300～650 ℃的高温冲击性能要比 5CrNiMo 钢低 910～1714J ,特别在 700 ℃时要低 4510J 。在同样 300～700 ℃温度条件下 ,以 2Cr3Mo2NiVSi 钢最差 。五种大截面锻模钢冲击性能的优劣排序 如下 :3Cr2MoWVNi 钢 →45Cr2NiMoVSi 钢 →5CrMnMoSiV 钢 →5CrNiMo 钢 →2Cr3Mo2NiVSi 钢 。
时间/ h
2
750 ℃ 418
5 1310
8 2314
11 3519
15 5413
20 7819
25 9917
30 11714
35 13518
40 15116
45 16616
50 18211
2Cr3Mo2NiVSi 钢在 750 ℃加热 2～50h 的氧化增重值比 5CrNiMo 钢低 518～198g/ m2 。其氧化增重也 低于 5CrMnMoSiV 钢和 45Cr2NiMoVSi 钢 。加热 50h 其氧化增重比 3Cr2MoWVNi 钢和 4Cr3Mo3V 钢低 2014g/ m2 和 1615g/ m2 。
( 5) 2Cr3Mo2 Ni VSi 钢 ( PH)
2Cr3Mo2NiVSi 钢类似日本 YHD3 析出硬化钢 ,但不含钴 、增加了锰与硅的含量 。可制作 300mm × 400mm 的压力机锻模 ,使用寿命比 5CrNiMo 钢约高 1 倍 。该钢有二次硬化现象 ,析出硬化值约 2 HRC。因 该钢退火后不易切削加工 ,冶炼时在钢中可加入少量 Ca 或 Zr 以利改善切削性能 。在五种大截面模具钢中 该钢的 650 ℃和 750 ℃的抗热疲劳 、600 ～1000 ℃的抗氧化性能最好 。800 ～850 ℃抗热磨损性能仅次于 3Cr2MoWVNi 钢 。但室温和 300～700 ℃的冲击韧性和 600～700 ℃的塑性最差 。620～700 ℃热稳定性优于 5CrNiMo 钢和 5CrMnMoSiV 钢 ,但低于 45Cr2NiMoVSi 钢 、3Cr2MoWVNi 钢和 4Cr3Mo3V 钢 。其它高温性 能 (强度 、硬度) 均优于 5CrNiMo 钢 。其模具的使用寿命较高 ,适宜制造大 、中型机锻模 。但是与 5CrNiMo 钢一样都不宜制造受冲击力较大的中小机锻模和热强性或抗热疲劳性能要求很高的热挤压模 、热穿孔模和 铝 、铜压铸模等 。试样材料由大冶钢厂生产 ,大气电炉冶炼 。
时间/ h 1000 ℃
1 13715
2 25518
3 37110
4 50810
2Cr3Mo2NiVSi 钢在 1000 ℃加热 1～4h 的氧化增重值比 5CrNiMo 钢低 11617～28415g/ m2 ,在五种大截 面模 具 钢 中 抗 氧 化 性 能 最 好 。同 样 加 热 4h 其 氧 化 增 重 也 低 于 5CrMnMoSiV 钢 64g/ m2 , 低 于 45Cr2NiMoVSi 钢 143g/ m2 ,低于 3Cr2MoWVNi 钢 60g/ m2 和低于 4Cr3Mo3V 钢 21012g/ m2 。 5. 2 热稳定性
1 化学成分 (质量分数 , %)
C 0118
Cr 2189
Mn 0160
Mo 2105
Ni 1114
Si 0176
V 0139
S 微量
P 01013
2Cr3Mo2NiVSi 钢与 5CrNiMo 钢试样相比 ,铬 、钼 、硅和钒 、增加 2131 %、1184 %、015 %和 0139 % ,而碳 、 镍减少 0133 %、0138 %。该钢的合金元素含量比 5CrNiMo 钢约增加 4168 % ,总含量达到 7188 %。
(2) 640 ℃
保温时间/ h HRC
室温 4415
2 3917
4 3712
8 3316
11 3113
14 3010
17 2911
2Cr3Mo2NiVSi 钢在 640 ℃保温 2～17h 的硬度值比 5CrNiMo 钢高 5～917 HRC。其中保温 17h 硬度 2911 HRC 接近 5CrNiMo 钢保温 2h 的硬度值 (30 HRC) 。
700 2512
在 40～47 HRC 范围 ,2Cr3Mo2NiVSi 钢的回火温度比 5CrNiMo 钢约高 100～125 ℃;如经 625 ℃回火硬 度为 4215 HRC ,而 5CrNiMo 钢 500 ℃回火只有 4118 HRC。另外 ,700 ℃回火后硬度低于 4Cr3Mo3V 钢 、 45Cr2NiMoVSi 钢 和 3Cr2MoWVNi 钢 约 5 ～ 6 HRC。其 硬 度 为 2512 HRC , 略 低 于 5CrMnMoSiV 钢 (2618 HRC) 。
σb/ MPa
1517 997 778 486
σs/ MPa
1186 882 716 459
δ5 , %
1814 1510 1619 2214
ψ, %
4411 5114 5315 6517
2Cr3Mo2NiVSi 钢 与 5CrNiMo 钢 相 比 , 在 300 ～ 700 ℃的 σb 和 σs 值 要 高 303 ～ 684M Pa 和 156 ～ 620M Pa 。但该温度的 δ5 和 ψ值要低 615 %～8411 %和 1317 %～4216 %。与 3Cr2MoWVNi 钢相比 ,在 300 ～700 ℃的σb 和σs 值要高 82～386M Pa 和 85～225M Pa 。除 300 ℃的δ5 值比 3Cr2MoWVNi 钢略高 (119 %) 外 ;在 600～700 ℃范围其 δ5 和 ψ值要低 713 %～918 %和 2213 %～2910 %。 4. 2 高温硬度 ( HV)
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朱宗元 :我国热作模具钢性能数据集 (续 Ⅴ)
4. 3 高温冲击性能 ( A K/ J )
试样硬度/ HRC 4410～4510
300 3017
朱宗元 :我国热作模具钢性能数据集 (续 Ⅴ)
2. 4 回 火 (1) 回火温度与硬度的关系 (保温 2h)
回火温度/ ℃ 100 硬度/ HRC 4618
200 4610
300 4510
400 4510
450 4610
500 4510
550 4515
575 4515
600 4415
650 3810
名称
装炉方式
加热温度/ ℃ 保温时间/ h 等温温度/ ℃ 保温时间/ h
冷却方式 ( HB)
棒材 退火
< 500 ℃入炉随炉升温
870～890
2 + 1min/ mm
-
-
随炉冷至 < 500 ℃出炉空冷 (194～241)
锻坯等 温退火
< 500 ℃入炉随炉升温
830～850
1 + 1min/ mm
(1) 620 ℃
保温时间/ h HRC
室温 4319
2 4217
4 4017
6 3919
8 3918
1115 3612
1415 3612
1715 3416
21 3316
2Cr3Mo2NiVSi 钢在 620 ℃保温 2～21h 的硬度值比 5CrNiMo 钢高 619～1016 HRC ,同样保温 21h 的硬 度 3316 HRC 与该钢保温 2h 的硬度 3211 HRC 相当 。同样保温 1115～21h 后 2Cr3Mo2NiVSi 钢的热稳定性 要低于 4Cr3Mo3V 钢 、3Cr2MoWVNi 钢和 45Cr2NiMoVSi 钢 ,其差值为 3～5 HRC。
试样硬度/ HRC
温度/ ℃
300
450
600
650
700
750
4410～4510
429
41915
366
31315
228
18715
2Cr3Mo2NiVSi 钢在 300～750 ℃范围的硬度比 5CrNiMo 钢高 4610～11512 HV 。在 300～600 ℃范围其 硬度比 3Cr2MoWVNi 钢高 1210～7715 HV ;但在 650～750 ℃范围硬度却低 2615～3615 HV 。
2Cr3Mo2NiVSi 钢试样硬度在 4410～4510 HRC 时的室温断裂韧性为 7915M Pa·m1/ 2 ,比 4Cr3Mo3V 钢 的 K1C值高 3912M Pa·m1/ 2 。
4 高温力学性能
4. 1 高温拉伸性能 (试样硬度 4410～4510 HRC)
试验温度/ ℃
300 600 650 700
(2) 室温冲击性能 ( A K) 试样硬度在 4410～4510 HRC 时的室温冲击韧性值为 2913J ,比 5CrNiMo 钢低 210J 。同时显著低于 5CrMnMoSiV 钢 、45Cr2NiMoVSi 钢和 3Cr2MoWVNi 钢的 A K 值 (低 514J 、2114J 和 2219J ) 。 (3) 室温断裂韧性 ( K1C)
2 试样的热加工工艺
2. 1 锻 造
项目 钢锭 钢坯
加热温度/ ℃ 1150～1180 1120～1150
始锻温度/ ℃ 1100～1150 1080～1120
终锻温度/ ℃ ≥900 ≥870
冷却方式 砂或坑缓冷 砂或坑缓冷
2Cr3Mo2NiVSi 钢的锻造加热和始锻温度与 5CrNiMo 钢相当 ,但终锻温度提高 70 ℃左右 。 2. 2 退 火
冷却介质 油
硬度/ HRC 4415～4610
2Cr3Mo2NiVSi 钢的淬火温度高于 5CrNiMo 钢约 160 ℃,但淬火后硬度约低 1615 HRC。
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第 25 卷第 6 期 2001 年 6 月
机 械 工 程 材 料 Materials for Mechanical Engineering
Vol. 25 No . 6 J un. 2001
我国热作模具钢性能数据集( 续 Ⅴ)
朱宗元 (上海材料研究所 ,上海 200437)
中图分类号 : T G142. 45 文献标识码 : A 文章编号 : 100023738 (2001) 0620042205
(2) 性能试样的回火工艺
要求硬度/ HRC 第一次回火温度/ ℃×保温时间/ h
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4410～4510
400 ×2
硬度/ HRC 4410～4510
第二次回火温度/ ℃×保温时间/ h 400 ×2
硬度/ HRC 4412～4415
3 力学性能
3. 1 室温力学性能 (1) 室温拉伸性能
试样硬度/ HRC 4410～4510