C模具钢是高碳高铬型冷作模具钢的代表钢号之一。含有极高量(质量分数)的C2.00%~2.30%和Cr11.00%~13.00%,是属于莱氏体钢,所以有很高的淬透性、淬硬性和耐磨性,淬火变形小,但当碳化物不均匀时,变形量多向性且不规则,它的组织不良是其主要缺点。不均匀的碳化物很难用热处理方法改善,除非改用粉末冶金法制造。C模具钢抗冲击韧度差,导热性和高温塑性也差,热加工时要注意加热和锻造工艺。
该模具钢也是国际通用的冷作模具钢之一,逐渐被更优秀的钢种如CMoV、CMo1V1或基体钢所取代。该模具钢自前苏联的X12引进,1957年时即已纳入标准(YB-1957)。国外同类型的钢号有210C(ISO),日本的SKD1(JIS),大同特钢的DC1、日立金属的CRD,奥地利百禄公司的K100,瑞典的SVERER3(UHB)等。
C模具钢主要用于要求高耐磨受冲击负荷较小的冷冲模工作零件(凸模凹模)、冷挤压模的凹模等),由于具有明显的优点和缺点,使用受到一定限制。
化学成分元素 | C | Si | Mn | Cr | P | S |
含量 | 2.00~2.30 | ≤0.40 | ≤0.40 | 11.50~13.00 | ≤0.030 | ≤0.030[1] |
C钢推荐的回火规范
用途 | 加热温度/℃ | 回火时间/h | 回火次数 | 硬度(HRC) |
消除应力和稳定组织 消除应力和降低硬度 | 180~200 320~350 | 2 2 | 1 1 | 60~62 57~58 |
淬火温度/℃ | 冷却介质 | 硬 度 |
950~980 | 油 | 59~63 |
热处理规范:1)淬火,950~1000℃油冷;2)淬火980℃,油冷,180℃回火2h。 金相组织:回火马氏体+未溶碳化物+残余奥氏体。 交货状态:以退火状态交货。[2]
中国GB标准牌号C、德国DIN标准材料编号1.2080、德国D1N 标准牌号x210C、英国BS 标准牌号BD3.、法国AFN0R标准牌号z200C、意⼤利UNI标准牌号X210cr13KU/x250cI<U、西班⽛UNE标准牌号x210C、⽇本Jis标准牌号SKD1、中国台湾CNS标准牌号5KD1、韩国KS标准牌号sTD1、美国Asm/UNS 标准牌号D3,1T30403、国际标准化组织(IS0) 标准牌号210c、俄罗斯r0CT标准牌号X12.
1) 该钢可⽤于硅钢⽚冲模,⽤⼲⼩动载条件下要求⾼耐磨、形状简单的拉深和冲裁模
2)被⼴泛地⽤来制作截⾯⼤、形状复杂、经受冲击⼒⽕、要求耐磨性⾼的冷作模具,如硅钢⽚冲模、螺纹滚丝模、拉鲤模等。
3) ⽤于制作拉深模中要求耐磨的凹摸,建议硬度62 ~64HRCG
4) ⽤于铝件冷挤压模的凸模时,建议硬度60 ~62HRC。
5) ⽤于制作弯曲模中要求⾼耐磨、形状复杂的凸模、凹模、镶块,制作凸模、凹模时建议硬度60 ~64HRC.
6) ⽤于成形碳的质分数为0.5%~0.80%的弹钢板,硬度为37 ~42HRC, 使⽤寿命可达22 万次
7) ⽤于制作冷镦货车车厢螺栓凹模,零件尺⼨为Ф8. 9mm×Ф9.0mm的同⼼圆柱体,使⽤寿命仅0.1万~0.2万次
8) ⽤于热固性塑料成型模,要求⾼耐蘑、⾼强度的模具
9) ⽤于经硼+淬⽕+回⽕的耐⽕砖成形模,与原来使⽤Q235钢碳模具相⽐,使⽤寿命提⾼5 -6倍, ⼯艺简单,经济效益显著
10) C钢边凸模固体硼铬共后,凸摸边次数⾼达l6万~l7万次. ⽽常规淬⽕⼯艺仅有0. 6 万~0. 8万次,硼处理只有0. 7万~1.0 万次
11) C钢搓丝板钒复合处理后,使模具的使⽤寿命提⾼到1. 7 万件
12) C 钢冷镦六⾓头栓⽤的六角模⽚,经钒复合处理后,模具的使⽤寿命提⾼了l0倍。[5]
性能力学性能C模具钢具有较好的淬透性和良好的耐磨性,由于含碳量较高,容易形成不均匀的共晶碳化物,所以冲击韧度较差,易脆裂。
工艺性能1、锻造工艺 C模具钢属于莱式体钢,其铸态组织中存在鱼骨状共晶碳化物,同时C模具钢的变形抗力较大,锻造吨位要与毛坯的大小想适应;导热性差,加热温度为1050~1100℃,始锻温度为100~1050℃,终端温度为850~900℃,锻后采用炉冷或砂冷并及时退火。
2、退火工艺 经锻造的毛坯有较大的内应力,硬度较高(477~653HB),难以切削加工,为了消除内应力,改善切削加工性能,须进行退火处理。C模具钢一般采用等温球化退火工艺,加热温度830~850℃,保温时间2~3h,等温720~740℃,保温3~4h,退火硬度217~267HBS。
3、淬火、回火工艺 为了保证C模具钢制模具的淬火质量,应十分注意防止在加热时模具表面的脱碳和氧化问题,一次硬化法淬火加热温度为960~980℃,淬火冷却可采用油冷、空冷或分级冷却,硬度为60~64HRC,回火可选择160~400℃进行,一次硬化法淬火加热温度为1050~1100℃,淬火冷却可采用油冷、空冷或分级冷却,硬度为40~60HRC,工件必须在500~520℃,多次回火(3~4次),钢的硬度又升高到60~63HRC。
对于C模具钢制的模具需要“翻新”时,为了便于切削加工可采用高温回火处理,使模具温度降低。另外,对于淬火质量不合格需要重淬的模具,为了减少重新淬火产生热处理变形,也可预先采用高温回火处理,但高温回火时应防止模具氧化和脱碳。
应用范围C模具钢多用于制造承受典型举例
1) 该钢可⽤于硅钢⽚冲模,⽤⼲⼩动载条件下要求⾼耐磨、形状简单的拉深和冲裁模
2)被⼴泛地⽤来制作截⾯⼤、形状复杂、经受冲击⼒⽕、要求耐磨性⾼的冷作模具,如硅钢⽚冲模、螺纹滚丝模、拉鲤模等。
3) ⽤于制作拉深模中要求耐磨的凹摸,建议硬度62 ~64HRCG
4) ⽤于铝件冷挤压模的凸模时,建议硬度60 ~62HRC。
5) ⽤于制作弯曲模中要求⾼耐磨、形状复杂的凸模、凹模、镶块,制作凸模、凹模时建议硬度60 ~64HRC.
6) ⽤于成形碳的质分数为0.5%~0.80%的弹钢板,硬度为37 ~42HRC, 使⽤寿命可达22 万次
7) ⽤于制作冷镦货车车厢螺栓凹模,零件尺⼨为Ф8. 9mm×Ф9.0mm的同⼼圆柱体,使⽤寿命仅0.1万~0.2万次
8) ⽤于热固性塑料成型模,要求⾼耐蘑、⾼强度的模具
9) ⽤于经硼+淬⽕+回⽕的耐⽕砖成形模,与原来使⽤Q235钢碳模具相⽐,使⽤寿命提⾼5 -6倍, ⼯艺简单,经济效益显著
10) C钢边凸模固体硼铬共后,凸摸边次数⾼达l6万~l7万次. ⽽常规淬⽕⼯艺仅有0. 6 万~0. 8万次,硼处理只有0. 7万~1.0 万次
11) C钢搓丝板钒复合处理后,使模具的使⽤寿命提⾼到1. 7 万件
12) C 钢冷镦六⾓头栓⽤的六角模⽚,经钒复合处理后,模具的使⽤寿命提⾼了l0倍。[5]
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性能
力学性能
C模具钢具有较好的淬透性和良好的耐磨性,由于含碳量较高,容易形成不均匀的共晶碳化物,所以冲击韧度较差,易脆裂。
工艺性能
1、锻造工艺 C模具钢属于莱式体钢,其铸态组织中存在鱼骨状共晶碳化物,同时C模具钢的变形抗力较大,锻造吨位要与毛坯的大小想适应;导热性差,加热温度为1050~1100℃,始锻温度为100~1050℃,终端温度为850~900℃,锻后采用炉冷或砂冷并及时退火。
2、退火工艺 经锻造的毛坯有较大的内应力,硬度较高(477~653HB),难以切削加工,为了消除内应力,改善切削加工性能,须进行退火处理。C模具钢一般采用等温球化退火工艺,加热温度830~850℃,保温时间2~3h,等温720~740℃,保温3~4h,退火硬度217~267HBS。
3、淬火、回火工艺 为了保证C模具钢制模具的淬火质量,应十分注意防止在加热时模具表面的脱碳和氧化问题,一次硬化法淬火加热温度为960~980℃,淬火冷却可采用油冷、空冷或分级冷却,硬度为60~64HRC,回火可选择160~400℃进行,一次硬化法淬火加热温度为1050~1100℃,淬火冷却可采用油冷、空冷或分级冷却,硬度为40~60HRC,工件必须在500~520℃,多次回火(3~4次),钢的硬度又升高到60~63HRC。
对于C模具钢制的模具需要“翻新”时,为了便于切削加工可采用高温回火处理,使模具温度降低。另外,对于淬火质量不合格需要重淬的模具,为了减少重新淬火产生热处理变形,也可预先采用高温回火处理,但高温回火时应防止模具氧化和脱碳。
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应用范围
C模具钢多用于制造承受冲击负荷小、要求高耐磨的冷却冲、冷剪切刃、钻套、量规、拉丝模、搓丝板、拉深模以及螺纹滚丝模等模具。
负荷小、要求高耐磨的冷却冲、冷剪切刃、钻套、量规、拉丝模、搓丝板、拉深模以及螺纹滚丝模等模具。