5CrNiMo钢的化学成分:
化学成分见表1。
表1 5CrNiMo钢及进口同系列钢种的化学成分(质量分数,%)
国家 |
钢号 |
C |
Si |
Mn |
Cr |
Ni |
Mo |
P |
S |
其他 |
中国GB① |
5CrNiMo |
0.50~ |
≤0.40 |
0.50~ |
0.50~ |
1.40~ |
0.15~ |
≤0.030 |
≤0.030 |
- |
美国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: |
德国DIN |
W-Nr 1.2713 |
0.50~ |
0.10~ |
0.65~ |
0.60~ |
1.50~ |
0.25~ |
- |
- |
V: |
法国NF |
55NiCrMoV7 |
0.50~ |
0.10~ |
0.50~ |
0.70~ |
1.50~ |
0.30~ |
- |
- |
V: |
注:①GB/T 1299-2000.
⑵、5CrNiMo钢的临界点:
Ac1≈710℃,Ac3≈770℃,Ar1≈680℃,Ms≈230℃。
⑶、5CrNiMo钢的热加工:
锻造工艺规范见表2。
表2 5CrNiMo钢锻造工艺规范
项目 |
加热温度/℃ |
始锻温度/℃ |
终锻温度/℃ |
冷却方式 |
钢锭 |
1140~1180 |
1100~1150 |
800~880 |
缓冷(坑冷或砂冷) |
钢坯 |
1100~1150 |
1050~1100 |
800~850 |
缓冷(坑冷或砂冷) |
5CrNiMo钢在空气中冷却即能淬硬,并易形成白点,因此锻造后应缓慢冷却。对于大型锻件,必须放到600℃的炉中,待温度一致以后,再缓慢冷却到150~200℃,然后再在空气中冷却。对于较大的锻件,建议在冷却到150~200℃以后,立即进行回火加热。
⑷、5CrNiMo钢的预备热处理:
1)、锻后退火:加热温度为760~780℃,保温4~6h,炉冷至500℃以下出炉空冷,退火后硬度为197~241HBS,组织为珠光体+铁素体。
2)、锻后等温退火:加热温度为850~870℃,保温4~6h;等温温度为680℃,保温4~6h,炉冷至500℃以下出炉空冷,退火后硬度为197~241HBS;组织为珠光体+铁素体。
3)、锻模翻新退火:加热温度为710~730℃,保温4~6h,炉冷至500℃以下出炉空冷。退火后硬度为197~241HBS。
⑸、5CrNiMo钢的淬火及回火:
1)淬火规范见表3。
表3 推荐淬火规范
淬火温度/℃ |
冷却 |
硬度HRC |
||
介质 |
介质温度/℃ |
延续 |
||
830~860 |
油 |
20~60 |
至150~180℃后立即回火 |
53~58 |
2)、回火规范见表4。
表4 推荐回火规范
方案 |
回火用途 |
锻模规格 |
加热温度/℃ |
加热设备 |
硬度HRC |
|
Ⅰ |
消除应力稳定组织和尺寸 |
小型 |
490~510 |
煤气炉或电炉 |
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,以防回火脆性的产生,为了消除油冷时产生的应力,可在160~180℃再回火一次。特别注意5CrNiMo、5CrMnMo这两类钢无论淬火还是回火都不能在油在冷到室温,否则容易开裂。表5为淬火、回火温度对5CrNiMo钢冲击韧度的影响。表6为淬火、回火温度对硬度的影响。
表5 淬火、回火温度对5CrNiMo钢冲击韧度的影响(αk/J/cm2)
淬火温度/℃ |
回火温度/℃ |
||||||
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)、高温淬火、回火工艺。近年来研究表明:随着淬火温度的提高,5CrNiMo钢的组织以板条状马氏体为主,而板条状马氏体比针状马氏体具有更高的韧性,同时钢中的碳化物更充分溶解,使钢的一系列性能发生变化,断裂韧度有所提高,抗回火能力和热稳定性也得到提高。淬火温度提高后,能推迟热疲劳裂纹的产生,但超过900℃加热淬火,冲击韧度开始下降。实践证明,高温淬火后模具的使用寿命有不同程度的提高。
表6 淬火、回火温度对硬度的影响(硬度HRC)
淬火温度/℃ |
回火温度/℃ |
||||||
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 |
高温淬火温度为890~910℃,油冷,淬火硬度为61.5HRC。淬火后组织为板条马氏体+体积分数为9.2%左右的残留奥氏体,晶粒度为7~8级。
回火温度为420~550℃,回火2次,硬度为38~47HRC。
4)、等温淬火工艺。热锻模加热油淬,当模具表面温度冷到150~200℃时,即带温转入280~300℃的等温槽,保温2~3h。由于淬火时先获得少量马氏体+下贝氏体+残留奥氏体组织,回火后马氏体转变为下贝氏体组织。该工艺减少了模具的开裂,模具的使用寿命显著提高。例如5CrNiMo钢法兰盘模具,普通淬火模具寿命是8500件,等温淬火模具寿命为13000件。