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DC53 冷作模具钢:淬火回火后的优异性能与特殊力学性能调整

DC53是在SKD11(Crl2MoV)基础上改进的冷作模具钢,在常规热处理条件下,残余奥氏体几乎完全分解,一般可省去深冷处理,在高硬度下仍能保持较高的韧性。

DC53经1040℃淬火、520~530℃高温回火后硬度HRC可达62~63,韧性是Crl2MoV的两倍,是常用冷作模具钢中最高的。还具有良好的切削加工性和磨削性,电加工变质层残余应力小,残余奥氏体极少,碳化物细小且分布均匀。由于模具受力情况复杂,有些模具工作零件需要具有一些特殊的力学性能,如果采用标准的热处理工艺,往往不能达到理想的工作性能要求,需要通过热处理对硬度、韧性、耐磨性等基本性能进行适当的调整,使模具达到最佳工作状态。淬火温度和回火温度是热处理的主要工艺参数。本文主要研究DC53的回火特性。2.试验设计

试验中对DC53热处理规范略作改变,适当调整淬火温度,回火温度设为6个等级,分别为100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃。100℃回火采用101-2干燥箱加热,其余均采用SX-25-12箱式电阻炉加热。每个回火温度取2个试样。硬度试验采用金属洛氏硬度试验,在室温下采用HBRVU-187.5型布氏光学硬度计进行。冲击试验采用10mm×10mm×55mm无缺口试样在JB30B冲击试验机上进行,冲击能量为0.3KN.m或0.15KN.m。实验结果与分析

⒈硬度值对每个试样取3个不同位置测量硬度,得到各回火温度下的硬度值。结合各试样的硬度值,DC53在100~500℃回火时,硬度值变化不大;400℃回火时硬度稍高,标准热处理回火后硬度峰值一般在520℃左右;600℃高温回火后硬度明显下降,平均HRC硬度值仅为52.4,因此回火温度不宜过高。 ⒉冲击韧度回火后将试样表面氧化脱碳层磨掉,测量各试样在不同回火温度下的冲击值。结合各试样的冲击值,DC53在200℃回火时,平均冲击值达60J/cm2以上。经500℃回火时冲击韧性较差,表现出一定的高温回火脆性。600℃以上回火冲击韧性很好,但硬度下降较大,达不到使用要求。试验结果表明,DC53整体回火稳定性好,在一定的回火温度范围内,硬度和冲击值变化不大。经400~500℃回火时韧性明显下降,出现回火脆性。经600℃回火时,试样韧性很高,冲击值达85 J/cm2,但硬度下降较大。生产中,对一些对硬度、耐磨性要求不高,但对韧性要求高的冷作模具,可以采用高温回火。对硬度要求高、韧性要求高的冷作模具,宜采用200℃左右低温回火。其它回火温度下的硬度与冲击值可用适当的计算方法(如插值法、函数逼近法等)预测,再通过试验进行验证。淬火试样中碳化物呈断续细小带状分布,经200℃回火后碳化物分布均匀,组织中几乎没有大块状碳化物,因此韧性良好。从断口形貌看,200℃回火断口的解理台阶远少于淬火试样,5000倍金相像中断口有一些小而浅的韧窝,说明其具有一定的韧性。回火后残余奥氏体充分转变,碳化物细小且分布均匀,韧性有所提高。结论

⒈适当调整淬火温度后,DC53在200℃回火时硬度和冲击韧性较高;在400-500℃回火时硬度较高,韧性明显下降;在600℃回火时冲击韧性很高,硬度明显下降。⒉低温回火工艺适用于形状复杂的精密冲孔模、切边模、冷轧辊等工模具,使模具工作部件具有高硬度、高韧性、耐磨性好、强度高等特点,可有效延长模具寿命,防止过度磨损、变形、开裂等早期失效现象。⒊承受较大冲击载荷的复杂模具,可采用低淬高回火工艺,获得较高的冲击韧性,防止模具脆性断裂

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