20Cr模具钢的特性、热处理工艺及应用

1.20CR钢的特性

20CR钢经淬火和低温回火后，可获得综合力学性能，良好的低温冲击韧性，无明显的回火脆性。没有晶粒细化元素，渗碳或碳氨共渗后，20CR钢晶粒粗大，因此需要二次淬火处理来提高心部的强度和韧性正火处理硬度为170~217 Hbs时，20CR钢的切削加工性为65%。

20C钢具有中等的可焊性和中等的冷塑性变形，所以常采用冷挤压成形法制造模具，然后进行渗碳或碳氙共渗+淬义和低温回火，使模具表面表现出高的硬度和不磨性，同时型芯保持良好的强度和韧性，满足模具的要求。

在20CR钢中加入CR元素主要是为了提高钢的淬透性。淬火时，铬、锰、硅元素完全溶解在奥氏体中，提高了钢的淬透性。淬火后，铬、锰、硅元素强化了基体组织，提高了基体组织的回火稳定性

20CR钢低温回火时，一些CR和Mn元素从基体组织中扩散到析出的渗碳体FE3C中，形成合金渗碳体（Cr，Mn，Fe）3C，提高其硬度，2.20CR钢的化学成分

0.18%~0.24%的碳、0.17%~0.37%的硅、0.50%~0.80%的锰、0.70%~1.00%的铬、≤0.035%的磷、≤0.035%的硫。

20CR钢的相变点为：AC1765℃℃，AC3836℃C，AR1702C和AR3799°C

20CR钢的初锻温度为1200℃，终锻温度为800℃。锻造后，将其堆叠并冷却。

20CR钢的常规热处理工艺

热处理工艺参数、硬度要求、工艺特性

去应力退火，加热至700~720℃，保温，空冷至≤179HBS，消除残余应力和加工硬化。

完全退火，加热至860~890℃，保温，炉冷≤179HBS消除残余应力，降低硬度。

加热至790℃，不完全退火，保温8小时，在690℃保温3小时，出炉冷却，得到粒状珠光体870~900℃正火加热，保温，AC3836℃线以上空冷≤217HBS加热温度，细化晶粒，消除显微组织缺陷，获得珠光体+少量铁素体组织。860~880℃淬火，保温，水冷或油冷34~38HRC，淬火温度高，淬透性低，变形大，硬度低，耐磨性差经880℃加热，保温，200℃硝酸盐分级，油冷（200℃回火1小时）后，获得变形小的板条马氏体。加热至880℃，保温，用油冷却。在820，200℃加热进行硝酸盐分级后，油冷（200℃回火1H）获得变形很小的板条马氏体。

加热至880℃，保温，用油冷却，加热至780℃，保温，在的硝酸盐浴中保温5MIN、然后在油中冷却（200℃回火1B）、得到小变形的板条马氏体、IB6532米帕，65:26.9%

加热至920℃，保温，用10%Naci冷却（350°C回火1H）37 Hrc，得到回火屈氏体。Ib：1200 Mpa，is；1000 Mpa，ak：64.1J/CM2，K1C:3335.7MPA在160~180°C回火，保温2H，空冷32~36小时，获得回火马氏体组织。加热至450~480℃，保温2H，空冷至≤250HBS，获得回火屈氏体组织气体渗碳加热到900~920℃，保温时间0.15~0.2毫米/小时，加热温度不要超过920℃，以免晶粒长大。

渗碳后淬火回火一次淬火：加热至860~890℃，只加热后水冷或油冷。

二次淬火：加热至780~820℃，保温后用水或油冷却60~63HRC，在保持芯部良好韧性的同时，表层可获得较高的强度、硬度和耐磨性。

回火：加热至170~190℃℃，保温2H，空冷表：58~62HRC。

心；28~32 Hrc

渗碳+表面感应淬火+低温回火渗碳：加热温度900~920℃，加热温度不超过920℃，保温时间0.15～ 0.2毫米/小时，避免晶粒长大。表面感应淬火：表面温度840～ 860℃℃，表面温度59~63 Hrc，防止表面晶粒粗大。低温回火：加热至170-190℃，保温2H，空冷表面硬度58-62 Hrc，获得回火马氏体组织，气体碳氨共渗和碳氨共渗温度为840~860℃，当芯部用水或油冷却60~65HRC时，仍保持良好的韧性，而表层具有较高的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性回火温度150~180℃，出炉后空冷表58~62HRC