S136與國產(chǎn)cr13模具鋼的性能區(qū)別

　　S136是瑞典不銹鋼概念的鋼種之一。國產(chǎn)鉻13型模具鋼包括1Cr13鋼、2Cr13、3Cr13鋼和4Cr13鋼，均屬于馬氏體型不銹鋼。不銹鋼概念是為了適應(yīng)快速變化的塑料模具產(chǎn)業(yè)研發(fā)并不斷擴(kuò)充的不銹鋼系列。眾所周知的問題：模具銹蝕，表面需要反復(fù)拋光，不得不重新鉆削冷卻水道，部件銹合。單獨(dú)或配套選用合適的不銹鋼種，可生產(chǎn)不同應(yīng)用領(lǐng)域中的高質(zhì)量模具，盡量減少上述問題的發(fā)生。

　　S136的特性、化學(xué)成分、熱處理工藝及應(yīng)用

　　S136模具鋼是瑞典研發(fā)生產(chǎn)的高品質(zhì)耐腐蝕、耐磨損、超鏡面塑料模具鋼，采用了電渣重熔（ESR）工藝，具有耐蝕、耐磨及良好的加工性能，可以獲得很好的拋光表面質(zhì)量，制作的模具可長期保持其加工表面質(zhì)量, 降低了模具維護(hù)成本。

　?、盨136的特性

　　S136為不銹模具鋼，其具備以下的特性：

　　⑴、優(yōu)良的耐腐蝕性；優(yōu)異的拋光性；優(yōu)良的耐磨性能；良好的機(jī)加工性能；熱處理尺寸穩(wěn)定性。

　?、啤⒕C合上述優(yōu)點(diǎn)，使得該鋼種具有卓越的生產(chǎn)特性。由于其優(yōu)良的耐腐蝕性，在塑膠模具中優(yōu)勢明顯。

　?、?、低的維護(hù)成本

　　模具經(jīng)過長期服役后，型腔表面仍然維持原始狀態(tài)。模具在潮濕的環(huán)境下存放或使用時(shí)，不需要特別的保護(hù)。

　?、取⒌偷纳a(chǎn)成本

　　由于模具冷卻水水道較少受腐蝕的影響（不象普通模具鋼），熱傳導(dǎo)特性、冷卻效率在模具整個(gè)服役周期中均保持穩(wěn)定，確保了模具始終如一的循環(huán)時(shí)間。

　　上述優(yōu)勢結(jié)合S136的高耐磨性，提供低維護(hù)成本和高壽命的模具，達(dá)到更佳的經(jīng)濟(jì)效益。

　?、睸136的化學(xué)成分

　　化學(xué)成分(%) C Si Mn Cr V 0.38 0.90 0.50 13.60 0.30

　　標(biāo)準(zhǔn)對照 AISI 420 modified，WNr. 1.2083 ESR，JIS SUS 420J2

　　出廠狀態(tài) 軟性退火至硬度200HB

　?、砈136的熱處理工藝流程

　?、?、S136軟化退火

　　在保護(hù)狀態(tài)下，加熱至890℃均溫后，于爐中以每小時(shí)20℃冷卻至850℃，再以每小時(shí)10℃冷卻至700℃接著再置于空氣中冷卻。

　?、啤136去應(yīng)力退火

　　粗加工后，必須加熱至650℃均溫2小時(shí)后，緩慢冷卻至500℃，然后置于空氣中冷卻。

　　⑶、S136淬火

　　預(yù)熱溫度6 0 0 – 8 5 0℃。奧氏體化溫度：1020-1050℃，通常采用1020-1030℃。

　　溫度℃ 保溫時(shí)間 退火前硬度 1020 30分鐘 56±2HRC 1050 30分鐘 57±2HRC

　　保溫時(shí)間=當(dāng)鋼材的表面及中心達(dá)到一致的淬火溫度后開始計(jì)時(shí)；

　　在奧氏體化過程中要加以保護(hù)避免脫碳及氧化發(fā)生。

　?、取136淬火介質(zhì)

　?、拧⒆銐蛘龎旱恼婵諝饫?；

　?、啤⒏咚贇怏w/循環(huán)氣氛；

　?、?、流態(tài)爐或鹽浴爐250－550℃分級淬火后在空氣中風(fēng)冷；

　?、?、溫油，大約80℃。

　　為使模具達(dá)到更適當(dāng)?shù)奶匦?，在模具的變形程度可接受的條件下，冷速越快越好。于真空爐中熱處理時(shí)推薦使用4-5bar的氣壓。模具冷卻至50-70℃應(yīng)立即回火。

　?、?、S136回火

　　參照S136的回火曲線圖，按所需硬度值選擇回火溫度，回火至少兩次，每次回火后，必須冷卻到室溫，更低的回火溫度為250℃。

　　作為例外，當(dāng)模具較小且形狀簡單時(shí)，同時(shí)要求52-54HRC的硬度，可選用更低180℃的回火溫度。

　　注：以上的曲線數(shù)據(jù)只適宜小型模具。淬火回火后模具可達(dá)的硬度要視模具的尺寸。

　　建議250℃回火以求韌性、硬度及抗腐蝕性的更佳組合。

　　應(yīng)避免選用過高的奧氏體化溫度與過低的回火溫度<250℃的組合，避免模具產(chǎn)生太大的應(yīng)力。

　?、?、S136熱處理尺寸變化

　　淬火及回火時(shí)的尺寸的改變?nèi)Q于熱處理過程中所采用溫度、設(shè)備及淬冷介質(zhì)。

　　模具的尺寸與幾何形狀也同樣重要。模具在加工時(shí)應(yīng)預(yù)留加工量以彌補(bǔ)熱處理后的尺寸變形。如果在粗加工與半精加工之間進(jìn)行過應(yīng)力消除，建議預(yù)留0.15％作的加工余量。

　　淬火過程中尺寸變化

　　下表為一100×100×25mm試樣在理想狀態(tài)下淬火時(shí)的尺寸改變。

　　回火過程尺寸變化

　　注：淬火及回火過程總的尺寸變化為兩者之和。

　?、碨136的應(yīng)用實(shí)例

　　S136被推薦用于所有的模具，其特性更適合以下特殊使用需求：

　?、蹦透g/銹蝕

　　對有腐蝕性的PVC、醋酸鹽類等注塑原料或必須在潮濕的環(huán)境下工作存放的模具。

　?、材湍p

　　注塑磨損性較大或有添加物的注塑原料（包含熱固性注塑模具）。S136推薦使用在長壽命模具如一次性餐刀具、容器等。

　?、掣弑砻尜|(zhì)量產(chǎn)品

　?、?、S136是極高拋光要求的鏡面模具的更佳選擇。

　?、?、生產(chǎn)光學(xué)產(chǎn)品，如照相機(jī)、太陽眼鏡鏡片、醫(yī)療器械例如注射器和分析藥瓶等。

　?、?、S136特別適合制作衛(wèi)生安全要求高的模具例如丙烯腈-苯乙烯共聚物制作透明塑料啤酒杯。

　?、取⒂捎谔峁┝?ldquo;清潔空間”環(huán)境，模具無銹蝕，S136成為醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的滿意之選，擁有優(yōu)良拋光性能的純凈鋼種賦予醫(yī)療產(chǎn)品完美的表面質(zhì)量。

　?、?、聚碳酸酯制的摩托車安全頭盔鏡片更初采用AISI 420制模，后由于高拋光要求改為S136。

　?、省⑼扑]的使用硬度：

　　模具種類 推薦硬度HRC 熱塑性塑料注塑模 45-52 熱固性塑料注塑模 45-52 壓縮/轉(zhuǎn)移模 50-52 PVC,PET等吹塑模 45-52 擠塑模,拉伸模 45-52

　　國產(chǎn)鉻13型模具鋼的特性、化學(xué)成分、相變點(diǎn)、鍛造工藝參數(shù)、熱處理工藝及應(yīng)用

　?、眹a(chǎn)鉻13型模具鋼的特性

　?、?、四種鋼只是含碳量不同，在經(jīng)淬火后，1Cr13鋼、2Cr13鋼、3Cr13鋼和4Cr13鋼得到的組織稍有差異，淬火后組織分別為：鐵素全+馬氏體，馬氏體，馬氏體，馬氏體+碳化物。

　　四種鋼同屬鉻13型不銹鋼，鋼中含有大量的鉻元素，過冷奧氏體的穩(wěn)定性較高，因此這類鋼高溫加熱后空氣中冷卻即可獲得馬氏體組織。

　　⑵、鍛后如冷卻較快，由于變形產(chǎn)生的殘余應(yīng)力及組織轉(zhuǎn)變應(yīng)力的共同影響，常會(huì)使鉻13型不銹鋼鍛件表面產(chǎn)生裂紋，這種開裂傾向因鋼中碳含量的增加而增大。因此對這類鋼鍛后應(yīng)緩慢冷卻，并及時(shí)地進(jìn)行軟化處理。其軟化處理有兩種方式：一是高溫回火（700~800℃）；二是完全退火（840~900℃）。

　?、?、為了保證這類鋼有高的耐蝕性，鉻13型鋼都是經(jīng)過淬火、回火以后才能使用。淬火時(shí)溫度不宜過高（不低于800℃，不超過1000℃），否則回火焊碳化物析出強(qiáng)烈，使鋼的耐蝕性降低。淬火狀態(tài)的鉻13型不銹鋼，由于基體組織是馬氏體，大量的鉻與碳均保持在馬氏體中，所以淬火狀態(tài)的鋼不僅硬度高，而且耐蝕性能也高。但淬火鋼中具有較大的應(yīng)力，必須及時(shí)回火，否則會(huì)引起開裂。回火方式有兩種：一是低溫回火（200~250℃）；二是高溫回火（600~750℃）?；鼗饡r(shí)間較其化鋼稍長些。1Cr13鋼回火脆性不明顯，2Cr13鋼、3Cr13鋼和4Cr13鋼有明顯的回火脆性，回火后應(yīng)快速冷卻。

　?、矅a(chǎn)鉻13型模具鋼的的化學(xué)成分：

　　1Cr13 0.08%~0.15%C、≤0.60%Si、≤0.60%Mn、12.00%~14.00%Cr、≤0.030%S、≤0.035%P

　　2Cr13 0.16%~0.25%C、≤0.60%Si、≤0.60%Mn、12.00%~14.00%Cr、≤0.030%S、≤0.035%P

　　3Cr13 0.26%~0.35%C、≤0.60%Si、≤0.60%Mn、12.00%~14.00%Cr、≤0.030%S、≤0.035%P

　　4Cr13 0.36%~0.45%C、≤0.60%Si、≤0.60%Mn、12.00%~14.00%Cr、≤0.030%S、≤0.035%P

　?、硣a(chǎn)鉻13型模具鋼的的相變點(diǎn)：

　　1Cr13 —、 —、 —、 —、 —

　　2Cr13 Ac1820℃、 Ac3950℃、 Ar1780℃、 —、 Ms320℃。

　　3Cr13 Ac1820℃、 —、 Ar1780℃、 —、 Ms240℃。

　　4Cr13 Ac1820℃、 Ac31100℃、 —、 —、 Ms270℃。

　?、磭a(chǎn)鉻13型模具鋼的的鍛造工藝參數(shù)：

　　1Cr13 始鍛溫度1160~1200℃，終鍛溫度≥850℃，鍛造后砂冷或退火

　　2Cr13 始鍛溫度1160~1200℃，終鍛溫度≥850℃，鍛造后砂冷或退火

　　3Cr13 始鍛溫度1100~1150℃，終鍛溫度≥850℃，鍛造后爐冷

　　4Cr13 始鍛溫度1160~1200℃，終鍛溫度≥850℃，鍛造后灰冷或砂冷
     

　?、祰a(chǎn)鉻13型模具鋼的熱處理工藝

　?、拧?Cr13的熱處理工藝

　　2Cr13鋼常見的熱處理工藝

　　熱處理工藝 工藝參數(shù) 硬度要求 工藝特點(diǎn)

　　去應(yīng)力退火 加熱750~800℃，保溫，爐冷 ≤207HBS 加熱溫度在Ac1820℃線以下，消除殘余應(yīng)力，消除加工硬化

　　不完全退火 加熱860~900℃，保溫，爐冷 160~187HBS Ac1820℃，Ac3950℃。加熱溫度在Ac1與Ac3線之間，改善組織，降低硬度

　　淬火 加熱1000~1050℃，保溫，油冷或水冷 ≥45HRC Ac1820℃，Ac3950℃，Ms320℃。加熱溫度高于Ac3線，Cr、Mn、Si元素溶入奧氏體中，冷卻后得到馬氏體+殘余奧氏體組織

　　回火 加熱660~670℃，保溫2h，油冷 20~23HRC 高溫回火獲得回火索氏體組織

　　氣體硫碳氮共滲 加熱580~600℃，保溫2~3h，油冷。滲劑：80~100滴/min 滲劑：采用甲酰胺：乙醇=2.5：7混合好后，再加入1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的硫脲，氨氣流量0.25~0.3m3/h

　　固體滲硼 滲硼溫度950℃，保溫5h，油冷(滲硼劑：85%SiC+10%B4C+5%KBF4)。滲層0.022~0.030mm 1500HV0.1 表面形成高硬度的硼化物層而心部為淬火組織

　　⑵、3Cr13的熱處理工藝

　　3Cr13鋼常見的熱處理工藝

　　熱處理工藝 工藝參數(shù) 硬度要求 工藝特點(diǎn)

　　去應(yīng)力退火 加熱750~800℃，保溫，爐冷 ≤207HBS 加熱溫度在Ac1820℃線以下，消除殘余應(yīng)力，消除加工硬化

　　不完全退火 加熱860~900℃，保溫，爐冷 ≤207HBS Ac1820℃，Ac3950℃。加熱溫度在Ac1與Ac3線之間，改善組織，降低硬度

　　淬火 加熱1020~1050℃，保溫，油冷或空冷 52~54HRC Ac1820℃，Ac3950℃，Ms240℃。加熱溫度高于Ac3線，Cr、Mn、Si元素溶入奧氏體中，冷卻后得到馬氏體+殘余奧氏體組織

　　回火 加熱200~300℃，保溫2h，空冷 50~52HRC 消除殘余應(yīng)力，獲得回火馬氏體組織

　?、?、4Cr13的熱處理工藝

　　4Cr13鋼常見的熱處理工藝

　　熱處理工藝 工藝參數(shù) 硬度要求 工藝特點(diǎn)

　　去應(yīng)力退火 加熱750~800℃，保溫，爐冷至500℃以下，出爐空冷 ≤217HBS 加熱溫度在Ac1820℃線以下，消除殘余應(yīng)力，消除加工硬化

　　加熱650℃，保溫，爐冷 ≤207HBS

　　淬火 加熱1000~1050℃，保溫，油冷 52~55HRC Ac1820℃，Ac31100℃，Ms270℃。加熱溫度高于Ac3線，Cr、Mn、Si元素溶入奧氏體中，冷卻后得到馬氏體+殘余奧氏體+碳化物組織

　　加熱1050~1100℃，保溫，油冷 ≥55HRC

　　回火 加熱200~300℃，只溫2h，空冷 50~53HRC 消除殘余應(yīng)力，獲得回火馬氏體+碳化物組織

　　固體滲硼 滲硼溫度950℃，保溫5h，油冷(滲硼劑：85%SiC+10%B4C+5%KBF4)。滲層0.022~0.030mm 1500HV0.1 表面形成高硬度的硼化物層而心部為淬火組織

　　⒍國產(chǎn)鉻13型模具鋼的應(yīng)用：

　　1Cr13 適宜制造耐蝕條件下承載高負(fù)荷的透明和不透明的塑料模具

　　2Cr13 適宜制造耐蝕條件睛承載高負(fù)荷的透明和不透明的塑料模具

　　3Cr13 適宜制造耐蝕條件下耐磨性高、承載負(fù)荷高的透明和不透明的塑料模具

　　4Cr13 適宜制造耐蝕條件下耐磨性高、承載負(fù)荷高的透明和不透明的塑料模具