理论教育 玻璃模具用钢及热处理技术

玻璃模具用钢及热处理技术

时间:2023-06-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:在大多数情况下,合金钢比铸铁能够更好地满足玻璃模具的性能要求。马氏体型不锈钢 玻璃模具用马氏体型不锈钢,如30Cr13和40Cr13等,一般尽量选用含Ni量较低的合金钢,以避免导热性太差。马氏体型不锈钢经淬火、回火处理后具有优良的耐蚀性、抛光性,以及较高的强度和耐磨性,可用于玻璃压制模具。该钢能抵抗温度骤变及热应力疲劳,热处理后尺寸稳定,不易变形,热硬性优良。

玻璃模具用钢及热处理技术

在大多数情况下,合金钢比铸铁能够更好地满足玻璃模具的性能要求。钢的导热性次于铸铁,因此使用时易出现过热,产生黏附现象。因此必须采用强制冷却、合理设计模具结构、用硅酮脂润滑等方法。

不锈钢是一种耐腐蚀、强度高、抗氧化及韧性好的材料,其导热性较差,热膨胀小。玻璃模具常用不锈钢制作,如国产的ZG4Cr13Ni、30Cr13、40Cr13等,以及日本的3Cr13MoV、美国的AISI430和AISI310钢等。还有热作模具钢(如3Cr2W8V、5CrNiMo)及耐热钢(如45Cr14Ni14W2Mo)等。

(1)ZG4Cr13Ni钢 该钢为优质玻璃模用钢和马氏体不锈钢,化学成分(质量分数):C0.4%~0.42%、Si0.38%~0.27%、Mn0.4%、Cr13.45%~13.44%、Ni1.154%~1.10%、S0.01%、P0.029%~0.031%。

该钢的冷热疲劳强度显著高于铸铁。如果采用水冷金属型衬套陶瓷型精铸,可更好地保证玻璃模型腔的激冷层,细化表面层晶粒,从而使模具获得较高的寿命。

1)淬火与回火。可在铸造后立即进行两次700℃回火,每次保温时间5~8h,回火组织为铁素体+均布的细粒状碳化物,硬度为24HRC。也可将铸造后的模具进行1000℃淬火,然后再进行两次700℃回火,保温时间分别为6h和8h,硬度为25HRC,碳化物分布更加均匀。

2)镀铬。为了提高玻璃制品的质量和模具的寿命,可在模具型腔镀铬,镀铬层厚度为0.01~0.02mm。

3)应用。ZG4Cr13Ni钢适合于生产模具类的铸件,如玻璃模、塑料模、橡胶模和热锻模等。

(2)GY钢 高温用玻璃模具要求模具材料具有高的性能,采用铸铁、合金铸铁或30Cr13不锈钢制作模具时,性能满足不了实际需要,为此国内开发了GY高温玻璃模具钢等。GY钢是Si-Cr-Mo系预硬钢,具有良好的抗冷热疲劳性能、优异的抗氧化性能、较高的玻璃黏附温度。该钢预硬至35HRC左右使用,切削加工性良好。GY钢典型化学成分(质量分数):C0.080%、Mn15.0%、Cr18.0%。

GY钢尤其适用于制作玻璃熔化或成型温度较高、表面质量要求高的玻璃制品模具。

(3)马氏体型不锈钢 玻璃模具用马氏体型不锈钢,如30Cr13和40Cr13等,一般尽量选用含Ni量较低的合金钢,以避免导热性太差。马氏体型不锈钢经淬火、回火处理后具有优良的耐蚀性、抛光性,以及较高的强度和耐磨性,可用于玻璃压制模具。

1)30Cr13钢的淬火、回火。淬火温度为1020~1050℃,油冷或空冷,硬度为52~54HRC;回火温度为200~300℃,硬度为50~52HRC。(www.daowen.com)

2)40Cr13钢的淬火、回火。淬火温度为1050~1100℃,油冷;回火温度为200~300℃,出炉空冷。

(4)铬镍奥氏体不锈耐热钢 如Cr14Ni25Co2V、45Cr14Ni14W2Mo(旧牌号为4Cr14Ni14W2Mo),抗氧化性好,可用于强腐蚀性的玻璃成形模。

(5)国外玻璃模具用钢

1)3Cr13MoV钢。该钢为日本三菱制钢公司开发的用于制造玻璃成型模具钢,该钢改善了模具在高温下抗熔融玻璃的冲蚀和抗高温氧化能力而研制。该钢为马氏体不锈钢,化学成分(质量分数):C0.28%~0.35%、Mn≤1.00%、Si≤0.80%、S≤0.030%、P≤0.035%、Cr12.00%~14.00%、Ni≤0.60%、Mo0.50%~1.00%。其热处理工艺如下:

①退火。退火温度为800~900℃,缓冷,硬度≤207HBW。

②淬火与回火。淬火温度为1025~1075℃,油冷;回火温度为200~300℃,油冷、水冷或空冷,硬度≥50HRC。

2)X38CrMoV51(1.2343)钢。该钢为德国DIN标准牌号,是空淬硬化热作模具钢、铬系高强热作模具钢和高耐热、高韧性钢。该钢能抵抗温度骤变及热应力疲劳,热处理后尺寸稳定,不易变形,热硬性优良。该钢典型化学成分(质量分数):C0.38%、Cr5.20%、Mn0.35%、Si1.00%、Mo1.35%、V0.45%。其热处理工艺如下:

①淬火与回火。(790±15)℃预热,(1000℃±10)℃(盐浴)或(1010±10)℃(可控气氛炉)淬火加热,空冷;(550±10)℃回火。

②应用。X38CrMoV51钢的一般使用硬度为50~54HRC,该钢可以渗氮,适合于制作玻璃模具,还可用于制作压铸模零件和热挤压模零件等。

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