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DC53模具钢材

2015-03-12 16:56

1简介


DC53模具钢材是对SKD11进行改良的新型冷作模具钢,其技术规范载于日本工业标准(JIS)G4404。它克服了SKD11高温回火硬度和韧性不足的弱点,将在通用及精密模具领域全面取代SKD11。 其韧性是SKD11的2倍,DC53的韧性在冷作模具钢中较为突出,用DC53制造的工具很少出现裂纹和开裂,大大提高了使用寿命。
 

2化学成分


C碳 Si硅 Mn锰 V 钒 P 磷 S 硫 Cr铬 Mo钼
1.000 1.000 0.350 2.000 0.002 0.003 8.000 2.000
 

3用途


精密冲压模:线切割加工的精密冲裁模及各种用途冲压模
难加工材料的塑性变形用工具
冷锻、深拉和搓丝用模
1.冲栽模具、冷作成型模具、冷拉模具
2.成型轧辊、冲头
 

4其他


高速冲裁冲头、不锈钢板冲头
出厂状态:HB255
 

5热处理


锻造温度℃ 热处理温度℃ 硬度
1100~900 退火 淬火 回火 退火
HB 淬火回火
HRC
830~880 1000~1040 低温
180~200 高温
520~530 <225 60~62
62~63
 

6优良特性


(1)DC53的热处理硬度比SKD11高:
DC53高温(520-530℃) 回火后可达62-63HRC高硬度,因此,DC53的强度及耐磨损性比SKD11更能发挥其性能;
(2)韧性比SKD11高二倍:
在冷加工用工具钢中,DC53的韧性最高,因此可防止工具、模具之龟裂与崩缺,用DC53制造的工具很少
出现裂纹和开裂,提高了使用寿命;
(3)DC53可改善SKD11之巨大碳化物:
DC53巨大碳化物之大小,改善为SKD11的1/3以下,因此可防止造成模具损伤原因之刀口碎裂(Chipping)等.
 

7实用特性


(1)被切削性,被研磨性皆比SKD11优秀,所以加工工具寿命较长,加工工时数较省。
(2)淬火硬化能比SKD11高,所以可改善真空热处理时硬度不足之缺陷。
(3)藉高温回火可减轻残留应力及消除残留沃斯田铁,能防止线切割加工产生龟裂、变形之困扰。
(4)在表面硬化处理后表面硬度比SKD11高,因此可提高模具性能。
(5)由于预热及后热温度均比SKD11低,所以修补焊接作业较简便。
 

8氮化处理


工件经氮化处理后表面获得致密的硬化层组织,使工件的耐磨性与抗蚀性显著提高。525 ℃气体氮化处理后表层硬度约 1250HV , 570 ℃软氮化处理表层硬度约 950HV 。
 

9基本性能


DC53是在SKD11(Crl2MoV)基础上改进的冷作模具钢,常规热处理条件下,残余奥氏体几乎全部分解,一般可省略深冷处理,在较强硬度下仍可保持较高的韧性。

一实验设计


DC53经1040℃ 淬火和520~530℃高温回火后,硬度HRC可达62~63,韧性为Crl2MoV的两倍,是目前常用的冷作模具钢中最高的,且切削性、磨削性较好,电加工变质层残余应力小,残余奥氏体极少,碳化物细小并分布均匀。 因模具受力情况较复杂,有些模具工作零件需具备一些特殊的力学性能,若按标准的热处理工艺往往无法达到理想的工作性能要求,需通过热处理对硬度、韧性和耐磨性等基本特性作适当调整,以达到模具最佳工作状态.淬火温度和回火温度则是热处理的主要工艺参数,本文着重研究DC53的回火特性。

二实验设计


实验中,对DC53热处理规范略作一些变化,适当调整了淬火温度,回火温度取6档,即100℃ ,200℃ ,300℃ ,400℃ ,500℃ ,600℃。100℃回火选用101-2型干燥箱进行加热,其余采用SX-25-12型箱式电阻炉加热,每个回火温度取两个试样。 硬度测试选用金属洛氏硬度试验,在常温下进行,采用HBRVU-187.5型布洛维光学硬度计。 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0.3 KN.m或0.15 KN.m。

实验结果与分析


⒈硬度值 对每个试样各取3个不同位置点测硬度,得出各回火温度下的硬度值,综合各试样的硬度值,DC53在100~500℃回火时,硬度值变化并不大;在400℃中温回火时硬度略高,标准热处理回火后的硬度峰值一般在520℃左右;在600℃ 高温回火后,硬度大幅下降,平均HRC硬度值仅为52.4,故回火温度不宜太高。 ⒉冲击韧性 回火后,磨去试样表面的氧化脱碳层,测出不同回火温度下各试样的冲击值,综合各试样的冲击值,DC53在200℃回火时,平均冲击值达到60 J/cm2以上.在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,但硬度大为下降,达不到使用要求. 实验结果表明,DC53总体回火稳定性较好,在一定回火温度范围内,硬度和冲击值变化不大;在400~500℃回火时韧性大幅度下降,出现回火脆性现象;在600℃回火时,试样的韧性很高,冲击值达到85 J/cm2,但硬度大幅下降.在生产中,对于一些硬度、耐磨性要求不太高而韧性要求较高的冷作模具可采用高温回火;对硬度要求较高,同时又要具有较高韧性的冷作模具,宜采用200℃左右的低温回火.其他回火温度下的硬度和冲击值可采用合适的计算方法(如插值法、函数逼近等)预测,再用实验验证.淬火态试样中碳化物呈断续细带状分布,200℃回火后碳化物呈均匀分布,且组织内几乎不存在大块状碳化物,故韧性较好.从断口形貌看,200℃回火组织断口的解理台阶远少于淬火态试样,5000倍金相中的断口有一些小而浅的韧窝,显示其有一定的韧性.回火后,残余奥氏体转变较充分,碳化物细小并分布均匀,使韧性增加.

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都较高;在400~500℃ 回火时硬度较高,韧性大幅度下降;在600℃ 回火时冲击韧性很高,硬度显著下降. ⒉形状复杂的精密冲模、修整模、冷轧辊轮等工模具宜采用低温回火工艺,以使模具工作零件获得高硬度、高韧性、耐磨性好、强度高,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受冲击载荷较大的复杂模具可采用低淬高回工艺,以得到较高的冲击韧性,防止模具产生脆性断裂现象

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