LD模具钢热处理工艺|LD模具钢成分|LD模具钢性能|LD模具钢硬度|LD模具钢价格
7Cr7Mo2V2Si(LD钢)
7Cr7Mo2V2Si钢代号为LD钢,是一种高强韧性、高耐磨性冷作模具钢,碳含量比65Nb钢高,合金元素V的含量也较高。
7Cr7Mo2V2Si (LD钢)因此在保持强韧性的情况下,其抗压、抗弯强度及耐磨性比65Nb钢高;碳含量相当于Cr12MoV钢的一半左右,因此其共晶碳化物比Cr12MoV钢低得多。Cr是碳化物形成元素,在钢中主要以Cr23C6型碳化物存在。
LD钢加热到1100℃以上,Cr的碳化物大量溶入奥氏体中,提高了钢的淬透性。Mo也是碳化物形成元素,主要碳化物为(Fe、Mo)6C,其作用与W相似,既可以提高淬透性,强化回火时的二次硬化效果,也能细化晶粒。
同时Mo还能降低共晶碳化物的不均匀度。V是能细化晶粒,强烈引起二次硬化的元素,可提高耐回火性,增加耐磨性。LD钢加入质量分数1%左右的Si是为了强化基体,提高耐回火性。与Cr12型冷作模具钢和W6Mo5Cr4V2高速钢比较,7Cr7Mo2V2Si (LD钢)具有更高的强度和韧性,而且有较好的耐磨性,适宜制造承受高负荷的冷挤、冷镦、冷冲等模具。
(1)LD钢化学成分
LD模具钢化学成分(质量分数) (%)
C |
Cr |
Mo |
V |
Si |
Mn |
P |
S |
0.70~0.80 |
6.70~7.50 |
2.00~2.50 |
1.70~2.20 |
0.70~1.20 |
≤0.50 |
≤0.020 |
≤0.010 |
(2)LD钢临界点
LD模具钢临界点
临界点 |
Ac1 |
Ac3 |
Ar1 |
Ar3 |
Ms |
温度(近似值)/℃ |
856 |
915 |
720 |
806 |
105 |
(3)热加工
LD钢锻造性能好,宜缓慢加热保证烧透,加热温度不宜过高,应严格控制在1150℃以下,否则容易锻裂,锻后宜缓冷。模具锻造时应反复镦拔3次,以保证碳化物完全破碎,并获得均匀分布的碳化物,为以后的热处理创造条件,并有利于模具使用寿命的提高。
LD模具钢锻造工艺规范
加热温度/℃ |
始锻温度/℃ |
终锻温度/℃ |
冷却方式 |
1120~1130 |
1080~1120 |
≥850 |
缓冷(坑冷或砂冷) |
(4)LD钢预备热处理
1)锻后一般退火:加热温度为840~860℃,保温2~3h,炉冷至550℃以下出炉空冷,硬度≤220HBW。
2)锻后等温球化退火:加热温度为840~860℃,保温2~3h;炉冷至700~720℃,保温4~6h,炉冷至550℃以下出炉空冷。退火后硬度≤220HBW,组织为铁素体基体上均匀分布着球状碳化物。
(5)LD钢淬火及回火
1)淬火:淬火温度为1100~1150℃,油冷或空冷。淬火后约有34%(体积分数)的残留奥氏体,所以淬火后变形小。LD钢淬火温度与硬度、晶粒度、残留奥氏体量的关系。
LD模具钢淬火温度与硬度、晶粒度、残留奥氏体量的关系
淬火温度/℃ |
1050 |
1100 |
1150 |
1210 |
硬度HRC |
57 |
60 |
61 |
60 |
晶粒度/级 |
11~12 |
10~11 |
9~10 |
7~8 |
残留奥氏体量 (体积分数,%) |
14 |
33 |
35 |
34 |
2)回火:为使奥氏体充分转变为马氏体,必须进行高温回火,回火温度一般选择530~540℃为宜,回火次数2~3次,每次回火时间1~2h,回火硬度为58~62HRC。
LD模具钢不同温度淬、回火后的硬度变化
回火温度/℃
硬 度
HRC
淬 火 |
400
|
490 |
510 |
530 |
550 |
570 |
590 |
610 |
1100℃油淬 |
58.6 |
62.1 |
62.2 |
62.3 |
61.1 |
59.7 |
58.3 |
56.8 |
1150℃油淬 |
60.3 |
62.2 |
62.9 |
63.1 |
62.1 |
60.7 |
58.5 |
58.2 |
3)推荐工艺:1150℃淬火,550℃回火3次,强韧性综合指标最佳。
4)低淬低回。
生产实践证明:有时为了提高模具的韧性,也可采取“低淬低回”的工艺,淬火温度为1050~1080℃,回火温度为180~220℃,回火2次,硬度为58~60HRC。
适当降低淬火温度,加热过程中让足够的碳和合金元素溶入奥氏体,淬火后获得高硬度马氏体组织的少量的残留奥氏体,降低了热应力。采用低温回火,旨在消除淬火应力,并使其尽量保持淬火状态的尺寸,减少热处理变形。此工艺特点是模具可获得高的硬度和耐磨性,适于制造既能在较大压力下工作,又能承受一定的冲击载荷、形状复杂的冷镦冲头。
(6)LD钢的力学性能
1)LD钢与其他莱氏体钢的性能对比
LD模具钢几种莱氏体钢的性能对比
钢种 |
抗弯强度σbb
/MPa |
抗压强度σbc
/MPa |
冲击韧度αk
/(J/cm2) |
挠度f/mm |
硬度HRC |
LD |
2550~3020 |
5080~5590 |
94~123 |
12~6 |
61 |
W18Cr4V |
3156~3254 |
2166~2969 |
24 |
— |
>63 |
W6Mo5Cr4V2 |
2740 |
4500 |
21 |
— |
61 |
Cr12 |
2260 |
2950 |
19 |
3~4 |
61 |
2)LD钢模具与Cr12MoV钢模具的使用寿命对比
LD钢与Cr12MoV钢模具的使用寿命对比
钢种 |
热处理工艺 |
硬度HRC |
金相组织 |
平均寿命 |
失效形式 |
Cr12MoV |
1040℃加热油淬,240℃回火2次,每次4h |
57~60 |
回火马氏体+体积分数为10%未溶碳化物+残留奥氏体 |
2000~2500件 |
崩刃、开裂 |
LD |
1100℃加热油淬,600℃回火1h+550℃回火1h |
58~59 |
回火马氏体+体积分数为3%未溶碳化物+残留奥氏体 |
30000件 |
磨损、疲劳裂纹 |
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