5CrNiMo鋼的化學(xué)成分:
化學(xué)成分見表1。
表1 5CrNiMo鋼及進(jìn)口同系列鋼種的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)
國家 |
鋼號 |
C |
Si |
Mn |
Cr |
Ni |
Mo |
P |
S |
其他 |
中國GB① |
5CrNiMo |
0.50~ |
≤0.40 |
0.50~ |
0.50~ |
1.40~ |
0.15~ |
≤0.030 |
≤0.030 |
- |
美國AISI |
L6 |
0.65~ |
0.20~ |
0.55~ |
0.65~ |
1.25~ |
(0.25) |
- |
- |
V: |
日本JIS |
SKT4 |
0.50~ |
≤0.35 |
0.60~ |
0.70~ |
1.30~ |
0.20~ |
≤0.030 |
≤0.030 |
|
日本大同 |
GFA |
0.55 |
0.20 |
1.00 |
1.10 |
1.65 |
0.50 |
- |
- |
V: |
日本日立 |
DM |
0.55 |
0.25 |
0.85 |
1.20 |
1.65 |
0.35 |
- |
- |
V: |
德國DIN |
W-Nr 1.2713 |
0.50~ |
0.10~ |
0.65~ |
0.60~ |
1.50~ |
0.25~ |
- |
- |
V: |
法國NF |
55NiCrMoV7 |
0.50~ |
0.10~ |
0.50~ |
0.70~ |
1.50~ |
0.30~ |
- |
- |
V: |
注:①GB/T 1299-2000.
⑵、5CrNiMo鋼的臨界點(diǎn):
Ac1≈710℃,Ac3≈770℃,Ar1≈680℃,Ms≈230℃。
⑶、5CrNiMo鋼的熱加工:
鍛造工藝規(guī)范見表2。
表2 5CrNiMo鋼鍛造工藝規(guī)范
項(xiàng)目 |
加熱溫度/℃ |
始鍛溫度/℃ |
終鍛溫度/℃ |
冷卻方式 |
鋼錠 |
1140~1180 |
1100~1150 |
800~880 |
緩冷(坑冷或砂冷) |
鋼坯 |
1100~1150 |
1050~1100 |
800~850 |
緩冷(坑冷或砂冷) |
5CrNiMo鋼在空氣中冷卻即能淬硬,并易形成白點(diǎn),因此鍛造后應(yīng)緩慢冷卻。對于大型鍛件,必須放到600℃的爐中,待溫度一致以后,再緩慢冷卻到150~200℃,然后再在空氣中冷卻。對于較大的鍛件,建議在冷卻到150~200℃以后,立即進(jìn)行回火加熱。
⑷、5CrNiMo鋼的預(yù)備熱處理:
1)、鍛后退火:加熱溫度為760~780℃,保溫4~6h,爐冷至500℃以下出爐空冷,退火后硬度為197~241HBS,組織為珠光體+鐵素體。
2)、鍛后等溫退火:加熱溫度為850~870℃,保溫4~6h;等溫溫度為680℃,保溫4~6h,爐冷至500℃以下出爐空冷,退火后硬度為197~241HBS;組織為珠光體+鐵素體。
3)、鍛模翻新退火:加熱溫度為710~730℃,保溫4~6h,爐冷至500℃以下出爐空冷。退火后硬度為197~241HBS。
⑸、5CrNiMo鋼的淬火及回火:
1)淬火規(guī)范見表3。
表3 推薦淬火規(guī)范
淬火溫度/℃ |
冷卻 |
硬度HRC |
||
介質(zhì) |
介質(zhì)溫度/℃ |
延續(xù) |
||
830~860 |
油 |
20~60 |
至150~180℃后立即回火 |
53~58 |
2)、回火規(guī)范見表4。
表4 推薦回火規(guī)范
方案 |
回火用途 |
鍛模規(guī)格 |
加熱溫度/℃ |
加熱設(shè)備 |
硬度HRC |
|
Ⅰ |
消除應(yīng)力穩(wěn)定組織和尺寸 |
小型 |
490~510 |
煤氣爐或電爐 |
44~47 |
|
中型 |
520~540 |
38~42 |
||||
大型 |
560~580 |
34~37 |
||||
Ⅱ |
燕尾 |
中型 |
620~640 |
34~37 |
||
小型 |
640~660 |
30~35 |
回火后均需油冷,以防回火脆性的產(chǎn)生,為了消除油冷時產(chǎn)生的應(yīng)力,可在160~180℃再回火一次。特別注意5CrNiMo、5CrMnMo這兩類鋼無論淬火還是回火都不能在油在冷到室溫,否則容易開裂。表5為淬火、回火溫度對5CrNiMo鋼沖擊韌度的影響。表6為淬火、回火溫度對硬度的影響。
表5 淬火、回火溫度對5CrNiMo鋼沖擊韌度的影響(αk/J/cm2)
淬火溫度/℃ |
回火溫度/℃ |
||||||
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
|
840 |
21 |
25 |
29 |
35 |
45 |
56 |
71 |
950 |
19 |
20 |
23 |
25 |
35 |
49 |
62 |
1000 |
13 |
16 |
20 |
23 |
30 |
40 |
54 |
3)、高溫淬火、回火工藝。近年來研究表明:隨著淬火溫度的提高,5CrNiMo鋼的組織以板條狀馬氏體為主,而板條狀馬氏體比針狀馬氏體具有更高的韌性,同時鋼中的碳化物更充分溶解,使鋼的一系列性能發(fā)生變化,斷裂韌度有所提高,抗回火能力和熱穩(wěn)定性也得到提高。淬火溫度提高后,能推遲熱疲勞裂紋的產(chǎn)生,但超過900℃加熱淬火,沖擊韌度開始下降。實(shí)踐證明,高溫淬火后模具的使用壽命有不同程度的提高。
表6 淬火、回火溫度對硬度的影響(硬度HRC)
淬火溫度/℃ |
回火溫度/℃ |
||||||
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
|
850 |
52 |
50 |
48 |
45 |
41 |
38 |
32 |
900 |
52 |
50 |
48 |
45 |
41 |
38 |
32 |
950 |
53 |
51 |
49 |
46 |
42 |
39 |
33 |
1000 |
54 |
52 |
50 |
47 |
43 |
40 |
34 |
高溫淬火溫度為890~910℃,油冷,淬火硬度為61.5HRC。淬火后組織為板條馬氏體+體積分?jǐn)?shù)為9.2%左右的殘留奧氏體,晶粒度為7~8級。
回火溫度為420~550℃,回火2次,硬度為38~47HRC。
4)、等溫淬火工藝。熱鍛模加熱油淬,當(dāng)模具表面溫度冷到150~200℃時,即帶溫轉(zhuǎn)入280~300℃的等溫槽,保溫2~3h。由于淬火時先獲得少量馬氏體+下貝氏體+殘留奧氏體組織,回火后馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w組織。該工藝減少了模具的開裂,模具的使用壽命顯著提高。例如5CrNiMo鋼法蘭盤模具,普通淬火模具壽命是8500件,等溫淬火模具壽命為13000件。