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1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)_时效硬化型镜面塑料模具钢_PMS固溶时效工艺

1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)

时效硬化型镜面塑料模具钢

国产新型塑料模具钢

1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢是一种低碳的镍铜铝铁合金钢,是新型时效硬化型镜面塑料模具钢,具有优良的镜面加工性能,良好的冷热加工性能、电加工性能和综合力学性能。经固溶处理的时效热处理后,基体为贝氏体+马氏体双相组织,热处理变形小,热处理工艺简便。1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢固溶淬火后的硬度在30HRC左右,便于机械加工,在机械加工后进行时效处理,即可获得40~45HRC的较高硬度,最后进行抛光处理,模具表面得到镜面光亮度,具有净洁抗蚀性能,图案蚀刻性能绝佳,是理想的光学透明塑料制品的成形模具材料。1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢的化学成分近似于日本大同模具钢NAK80及NAK55。

1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢还有一定量的Al,因此特别适于进行表面渗氮和氮碳处理,处理后模具的表面硬度可达1000HV以上,适于制造工程塑料制品的成型模具。

1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢一般采用电炉冶炼加电渣重熔,淬透性好,具有良好的综合力学性能,东莞市弘超模具科技有限公司推荐1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢用于制造高镜面光亮度的塑料模具及高外观的家用电器塑料模具。

见表1。

表1  1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢化学成分(质量分数,%)

C

Si

Mn

Mo

Ni

Al

Cu

P

S

0.06~0.20

≤0.35

1.40~1.70

0.20~0.50

2.80~3.40

0.70~1.05

0.80~1.20

≤0.030

≤0.030

临界点温度见表2。

表2  1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢临界点温度

临界点

Ac1

Ac3

Ar1

Ar3

Ms

温度(近似值)/℃

675

821

382

517

270

锻造工艺规范见表3。

表3  1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢锻造工艺规范

项目

装炉温度/℃

加热温度/℃

始锻温度/℃

终锻温度/℃

冷却方式

钢锭

<800

1140~1180

1080~1130

≥900

缓冷

钢坯

<900

1120~1160

1050~1100

≥850

空冷

锻后空冷或砂冷,不必退火即可进行机械加工。

固溶温度为840~900℃,一般取870℃,保温3h,空冷,固溶硬度为28~33HRC。固溶处理的目的是为了使合金元素在基体内充分溶解,使固溶体均匀化并达到软化,便于切削加工,表4为固溶温度对硬度的影响。

表4  固溶温度对硬度的影响

固溶温度/℃

780

810

840

870

900

940

硬度HRC

30.8

32.4

33.1

32.7

33.1

31.0

时效温度为500~520℃,时效时间为4~8h,硬度为40~43HRC。时效处理是为了最终的使用性能,通过时效处理得到40~45HRC的较高硬度,通过模具的耐磨性。表5为不同温度时效处理后的硬度。

表5  不同温度时效后1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢的硬度

时效温度/℃

280

300

400

450

500

520

550

600

硬度HRC

32

33

37

40

43

40

35

30

不同温度时效钢的力学性能见表6、表7、表8(分别为PMS钢的高温力学性能及不同处理状态下的力学性能)。

表6 不同温度时效1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢的的力学性能

时效温度(℃)

σs(MPa)

σb(MPa)

δ(%)

ψ(%)

αk(J/cm2)

400

1044.41

1128.75

16.2

62.9

49.25

450

1193.47

1303.3

14.6

49.7

11.82

510

1256.23

1331.74

14.7

47.8

21.67

550

1103.25

1167.0

15.7

56.6

37.43

600

835.53

943.4

18.4

64.1

94.56

表7  1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢的高温力学性能

试验温度(℃)

σs(MPa)

σb(MPa)

δ(%)

ψ(%)

300

905.15

1019.9

26.0

56.2

400

812.0

870.83

24.0

74.0

500

619.78

659.0

21.6

78.8

表8 不同热处理状态1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)钢的力学性能

热处理工艺

σ0.2(MPa)

σb(MPa)

δ5(%)

ψ(%)

硬度HRC

(850±20)℃淬火,空冷

839.6

1017.1

15.4

55.1

31.5

(850±20)℃淬火,空冷,510℃回火

1026.9

1300.5

13.3

45.0

43

(850±20)℃淬火,空冷,600℃软化

699.3

798.4

21.0

60.0

25.3

(850±20)℃淬火,600℃软化,530℃回火

991.6

1095.5

17.3

49.8

39

850℃固溶,530℃回火

1191.6

1292.7

14.6

52.7

41.8

870℃固溶,510℃回火

1169

1304

16.0

49.2

43.5

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