非调质塑料模具钢中碳的质量分数与低碳的优质碳素结构钢相近,但加入了微量的合金元素,采用控温轧制和控温冷却的方式即可达到预硬硬度(30~40HRC),可获得良好的综合力学性能。该类钢避免了因热处理而产生的畸变与开裂,并降低了模具的制造成本。经过预硬化处理的组织和硬度均匀,并且通过渗氮可进一步提高模具型腔的表面性能。
目前我国非调质塑料模具钢代表钢种有B20、B20H、B30、B30H、B30M钢等,这类钢与日本的S45C、S55C钢性能接近,在切削加工性、抛光性、焊接性及耐蚀性等方面有了较大改善,并以非调质硬化状态供货。近年来研制的F45V、YF45MnV钢等,用于制作塑料模具使用效果较好。
(1)B20、B20H、B25钢 该类钢是铁素体-珠光体型的非调质钢和预硬塑料模具钢,化学成分见表7-75。该类钢以预硬化型供货。该类钢改锻后无须热处理就已具备调质性能,可以直接加工成模具零件。该类钢用于制作要求不高的塑料模具零件与模架等。
表7-75 B20、B20H、B25钢的化学成分
1)B20与B20H钢。这两种钢是预硬塑料模具钢,由于其碳当量比S45C~S50C钢低,所以钢的焊接裂纹敏感性小,焊后经300~400℃回火仍然保持供货状态硬度(B20钢的硬度为20~30HRC,B20H钢的硬度为24~27HRC),且耐蚀性比日本的S45C~S50C钢好。
2)B25钢。该钢是微合金非调质预硬化型塑料模具钢和铁素体-珠光体类型的非调质钢,可直接加工成模具零件,具有较好的经济性。该钢的耐蚀性比SM45及日本的S45C~S50C钢好。
(2)B30、B30H钢 该类钢属于贝氏体型钢和微合金预硬化塑料模具钢,化学成分见表7-76。该类钢预硬态供货硬度(B30钢的硬度为28~32HRC,B30H钢的硬度为33~37HRC),其组织与硬度沿模块截面均匀分布,并具有极佳的抛光性能、较好的耐蚀性及渗氮性能。B30H比B30钢组织与硬度更加均匀,用于制作高质量、大批量生产的塑料模具(型腔)。该类钢可进行渗氮处理,进一步强化表面性能。
表7-76 B30、B30H钢的化学成分(www.daowen.com)
B30钢与B30H钢锻后空冷至300℃后缓慢冷却至室温,最后进行高温回火,其具体热处理工艺如下:
1)预备热处理为锻后高温回火:500~550℃×4~6h加热,出炉空冷。
2)氮碳共渗:575℃×2h,表面硬度≥650HV。
3)应用。B30与B30H钢可用于制造镜面塑料模具等。
(3)F45V、YF45V钢 F45V钢是热锻用微合金非调质预硬型塑料模具钢,YF45V钢是易切削非调质预硬型塑料模具钢,这两种钢均是在45优质碳素结构钢成分的基础上添加适量的V元素(YF45V钢还加入易切削元素S),采用控轧、控冷工艺热加工成形的,可获得所需的力学性能。该类钢适合于制造塑料模具、模架等,其化学成分见表7-77。
表7-77 F45V、YF45V钢的化学成分
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