材料的特性
60Si2Mn(A)鋼是中碳合金彈簧鋼,也是標(biāo)準(zhǔn)件冷鐓沖頭的基本用鋼。最終熱處理為淬火和回火,該鋼具有屈服強(qiáng)度,疲勞強(qiáng)度高,淬火性較大,塑性優(yōu)良,價(jià)格低廉,以及熱處理工藝操作簡單等特點(diǎn)。而且具有明顯的脫碳傾向,對耐磨性能、疲勞抗力均有明顯損害,還有過熱敏感性,易出現(xiàn)淬火裂紋。
該鋼用作模具主要零件時(shí)必須先經(jīng)過鍛造,以免產(chǎn)生縱向開裂。但是為了消除鍛造后的應(yīng)力和使鋼的內(nèi)部碳化物均勻,必須進(jìn)行球化退火,以提高模具鋼的使用壽命。但該鋼用于制造彈簧時(shí)不需要球化退火。
若采用快速球化工藝熱處理取代傳統(tǒng)球化退火工藝,可以使球化組織更均勻,球化率提高,產(chǎn)品質(zhì)量提高,生產(chǎn)周期縮短一半。采用低碳馬氏體高溫淬火,有利于延長冷作模具的使用壽命。
通過提高奧氏體化溫度,可使該鋼的Ms點(diǎn)升高,獲得更多的低碳馬氏體組織,提高模具的強(qiáng)韌性,使之具有較高的斷裂韌度、沖擊韌度和優(yōu)良的耐磨性。淬火、回火后模具硬度為58HRC,金相組織為片狀回火馬氏體+殘留奧氏體,產(chǎn)生顯微裂紋的敏感性較高,因此韌性較低,在使用過程中易斷裂。
等溫度淬火工藝比普通淬火所獲得的硬度公相差1HRC,而抗強(qiáng)度和韌性卻會(huì)有很大提高。
該模具鋼的加工工藝過程如下:下料→鍛造→球化熱處理→加工成形→淬火、回火。
化學(xué)成分
該鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)):C0.56%~0.64%、Si1.50%~2.00%、Mn0.60%~0.90%、P≤0.035%、S≤0.035%、Cr≤0.035%、Ni≤0.35%、Cu≤0.25%。
參考對應(yīng)牌號(hào)
中國GB標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)60Si2Mn(A)、瑞典標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)SUP6、美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)H2600、日本JIS標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)SUP6/SUP7、德國DIN標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)60SiCr7、英國BS標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)251H60、法國NF標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)61SC7、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)61SiCr7。
臨界點(diǎn)溫度(近似值)
Ac1=755(735) ℃、Ac3=810℃、Ar3=770℃、Ar1=700℃、Ms=305℃。
加熱工規(guī)范
開始溫度1100℃,終止溫度850℃。
冷壓毛坯軟化處理規(guī)范
軟化溫度740~760℃,保溫4~6h,再以5~10℃/h的冷速降溫到≤600℃,出爐空冷。
處理前硬度≤255HBW,處理后硬度≤217HBW。
完全退火規(guī)范
退火溫度840~860℃,保溫2~3h,爐冷到500℃以后,出爐空冷,硬度185~255HBW。
普通淬火、回火規(guī)范
淬火溫度(870±10)℃,油冷,回火溫度(480±10)℃。
等溫淬火、回火規(guī)范
淬火溫度870℃,保溫20min,出爐油冷,立即放入250℃硝鹽浴中等溫20min,出熔空冷。
最佳熱處理規(guī)范
預(yù)備熱處理:870℃油冷淬火→790℃加熱保溫25min→急冷到680℃保溫40min→爐冷到500℃出爐空冷。
最終熱處理工藝:淬火溫度870℃,等溫溫度250℃,等溫時(shí)間20min。
典型應(yīng)用舉例
1)該鋼制螺母冷鐓模經(jīng)920~950℃高溫淬火并回火后,使用壽命比正常溫度淬火的模具提高了兩倍左右。
2)某自卸汽車非標(biāo)準(zhǔn)墊片冷沖模主要零件要求具有高硬度、高強(qiáng)度、良好的抗沖擊性和較好的韌性,一般要采用Cr鋼制作。但該鋼價(jià)格高,供貨和熱處理有難度,只好改用T10A鋼制作。但由于T10A鋼韌性差、脆性大,每副模具沖墊片1000件左右就損壞,后采用60Si2Mn(A)鋼制作冷沖模主要零件的零,經(jīng)淬、回火后模具使用壽命大大延長。
3)該鋼可用于內(nèi)外六角螺栓成形冷鐓沖頭、硬質(zhì)合金凹模預(yù)應(yīng)力套(48~52HRC)以及中原鋼板穿孔沖頭等。
4)采用該鋼制作內(nèi)六角頭螺栓冷鐓沖頭,使用壽命超過采用Cr12、9SiCr、GCr15、Cr6WV、3Cr2W8V滲碳以及W6Mo5Cr4V2等鋼種,達(dá)0.5萬~0.7萬次。
5)多用于小型冷沖模及冷鐓凸模、螺母冷鐓模、沖孔模的制作等場合。
6)是各種沖剪工具、精壓模、冷鐓模的基本材料。
7)該鋼按傳統(tǒng)熱處理工藝球化退火、淬火、回火后,其使用壽命可沖墊片0.5萬~0.6萬件,而采用快速球化工藝和等溫淬火的模具可沖墊片1.2萬件以上,使用壽命提高了一倍。
8)對該鋼采用球化退火工藝,冷沖模使用壽命可提高一倍。
9)采用快速球化工藝并進(jìn)行870℃奧氏體化、250℃等溫淬火后,較傳統(tǒng)處理工藝的模具使用壽命可提高一倍。
10)可用于普通模具彈簧。
11)可用于塑料模、壓鑄模的整體淬火頂桿。