含氮马氏体塑料模具钢热处理工艺及性能

含氮马氏体塑料模具钢热处理工艺及性能

       含氮马氏体塑料模具钢3Cr17MoVN是一种新型的耐蚀塑料模具钢，由于N元素的加入，碳化物和氮化物均匀分布，以及更为坚硬的马氏体都可以提高钢材的耐磨性及耐蚀性，实现了耐磨性（硬度）、韧性和耐蚀性的良好结合，超越以往塑料模具材料。该钢应用于塑料加工用工具（模具）方面、航空工业特殊零件用工具以及高耐蚀轴承用工具等领域。

 

       含氮马氏体塑料模具钢3Cr17MoVN采用真空精炼＋气体保护电渣重熔的冶炼方法，得到了高纯净度，试验料的化学成分见表1；经开坯、轧制、退火后的钢材，切取55mm×10mm×7mm冲击试样一套，15mm×20mm硬度试样两套及Φ8mm×120mm拉伸试样。

表1  钢的化学成分（质量分数，%）                     

C Si Mn Cr Mo V N 

0.36 0.50 0.50 16.5 0.65 0.20 ≥0.10 

 

       在SX2-12-10及SX-10-13热处理电炉中进行热处理试验。在TH300洛氏硬度计上，根据GB/T230.1-2009确定金属材料硬度。在NI500C冲击试验机上，根据GB/T229-2007确定金属材料冲击韧性。在WDW3300拉伸试验机上，根据GB/T228.1-2009，测试金属材料拉伸性能。在Axiovert 40 MAT金相显微镜下进行显微组织检验。

淬火试验：对切取的一套硬度试样，选取970～1090℃进行淬火（冷却方式采用油冷），再进行硬度测试。在1040℃时硬度值高。因此淬火温度选择1040℃，进行下一步的回火试验。

回火硬度试验：对第二套硬度试样经1040℃淬火后，进行180～570℃回火试验，再进行硬度测试。

回火冲击试验：根据以上淬火＋回火试验的硬度测试结果，对经1040℃淬火后的冲击试样，进行180～530℃回火试验，再进行冲击性能测试。

对经1040℃淬火＋350℃回火后的拉伸试样进行拉伸性能测试。

 

       试验结果表明：

（1）含氮马氏体塑料模具钢3Cr17MoVN淬火前需经过退火处理，以获得均匀细小的显微组织，再进行淬火＋回火处理，可以获得高的硬度、强度。

（2）该钢合理的热处理工艺为：1030～1040℃淬火＋250～530℃回火，硬度值达到52.0HRC以上，强度值达到1800MPa以上，冲击韧性达到20J以上，具有高硬度、高强度及所需的韧性。
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