P20塑料模具鋼的回火工藝

P20模具鋼屬于美國(guó)牌號(hào),在預(yù)硬化硬度為28~35HRC時(shí),模具表面粗糙度、沖擊性能和淬透性都比較好,可以使鋼材獲得比較均勻的硬度,同時(shí)具有良好的鏡面加工性能,該鋼種的鏡面拋光性能明顯高于普碳鋼及低合金鋼,因此在制造大型塑料模具時(shí),P20鋼仍是比較理想的鋼種。

本工作主要通過對(duì)P20鋼進(jìn)行熱處理,研究其在不同的回火溫度和回火保溫時(shí)間下的硬度及顯微組織變化情況,同時(shí)分析顯微組織對(duì)硬度變化的影響;然后利用回火參數(shù)P研究P20塑料模具鋼的回火工藝,探索確定P20鋼的最佳回火工藝。

試驗(yàn)用P20塑料模具鋼的主要化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)為0.30C、0.60Si、0.80Mn、1.50Cr、0.35Mo,余量Fe。將試驗(yàn)P20鋼加工成尺寸為20mm×20mm×20mm的試樣,取35個(gè)試樣分成7組,在860℃下淬火,對(duì)淬火后的試樣分別進(jìn)行不同參數(shù)的回火處理,最后進(jìn)行硬度測(cè)試和顯微組織觀察。

淬火溫度為860℃,保溫時(shí)間30min,出爐后迅速油冷,并不斷攪動(dòng)油液,淬火介質(zhì)采用20號(hào)機(jī)油。回火溫度分為350、400、450、500、550、600、650℃共7個(gè)溫度,每組中的5個(gè)試樣的保溫時(shí)間分別為1、2、4、8、16h。加熱爐到溫后將試樣入爐,待爐溫重新恢復(fù)到設(shè)定溫度后再開始計(jì)時(shí)保溫,出爐后空冷,為防止試樣表面氧化脫碳,試樣入爐前涂有防氧化脫碳涂料。試驗(yàn)中所用的加熱設(shè)備為GWL-1400型熱處理爐。采用掃描電鏡、洛氏硬度計(jì)對(duì)P20塑料模具鋼進(jìn)行淬火及回火后的顯微組織觀察及硬度測(cè)試。

結(jié)果表明:在350~450℃,隨回火溫度的增加,硬度變化不大;在450~650℃回火,試樣的硬度發(fā)生明顯下降趨勢(shì);隨回火保溫時(shí)間的延長(zhǎng),在350~450℃,硬度降低趨勢(shì)較小;在500~650℃回火,在最初的8h內(nèi),硬度迅速降低,繼續(xù)延長(zhǎng)保溫時(shí)間,硬度下降速率變慢;隨回火溫度和保溫時(shí)間的延長(zhǎng),碳化物析出量越來(lái)越多,并逐漸球化聚集長(zhǎng)大,馬氏體條邊界逐漸模糊,有些板條被早期形成的碳化物釘扎,致使部分板條馬氏體發(fā)生粗化,有些板條合并變寬,導(dǎo)致其硬度降低。結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)及回火參數(shù)P,可確定試驗(yàn)P20鋼的最佳回火工藝為600℃×1h。

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