Y20CrNi3AlMnMo模具钢的特性、化学成分、热处理工艺及应用

Y20CrNi3AlMnMo模具钢的特性、化学成分、热处理工艺及应用
Y20CrNi3AlMnMo钢为时效硬化易切削塑料模具钢，系参照美国牌号P21而研制成的。
⒈Y20CrNi3AlMnMo钢的特性
⑴、Y20CrNi3AlMnMo钢中加入Cr、Ni、Si、Mn元素主要是提高钢的淬透性，兼有固溶强化基体组织和改善基体组织的回火稳定性的作用。另外Ni元素有助于改善钢的韧性。
⑵、Y20CrNi3AlMnMo钢中加入Mo元素主要是消除钢的回火脆性，兼有细化晶粒、提高淬透性的作用；钢中加入S元素主要是形成硫的金属化合物，改善钢的切削加工性能，但也带来脱碳倾向；加入Al元素则主要是形成铝的金属间化合物Ni3Al，高温时效时析出，产生时效强化作用。
⑶、因碳含量低，Y20CrNi3AlMnMo钢可经软化处理后，采用冷挤压成形方法制造模具，再经渗碳或碳氮共渗+淬火、低温回火处理。模具表面呈现较高的疲劳强度、高的硬度与耐磨性，同时心部保持较高的强韧性，可满足塑料模具作用要求。
⑷、Y20CrNi3AlMnMo钢常经固溶+时效处理，时效处理后硬度为40HRC，可满足塑料模具使用要求。
⑸、Y20CrNi3AlMnMo钢淬透性高，切削加工性能良好。
⒉Y20CrNi3AlMnMo钢主要化学成分
0.17%~0.23%C、0.20%~0.50%Si、0.50%~0.50%Mn、1.20%~1.80%Cr、3.00%~4.00%Ni、0.20%~0.40%Mo、1.00%~1.60%Al、≤0.030%P、≤0.020%S。
⒊Y20CrNi3AlMnMo钢的热处理工艺
Y20CrNi3AlMnMo钢相变点为：Ac1740℃、Ac3780℃、Ms290℃。
Y20CrNi3AlMnMo钢始锻温度1180℃，终锻温度850℃，锻造后缓慢冷却。
Y20CrNi3AlMnMo钢常见的热处理工艺
热处理工艺 工艺参数 硬度要求 工艺特点
不完全退火 加热740~760℃，保温，炉冷至500℃以下出炉空冷  Ac1710℃，Ac3795℃。加热温度在Ac1与Ac3线之间，软化组织，降低硬度
调质 淬火：加热870~930℃，保温，油冷 42~45HRC 加热温度远高于Ac3线，冷却后组织为马氏体+粒状贝氏体组织
 回火：加热680~700℃，保温2h，油冷 ≤30HRC 高温回火获得回火索氏体组织
淬火 加热900℃，保温，油冷 42~45HRC Ac1710℃，Ac3795℃，Ms405℃。加热温度高于Ac3线，Cr、Ni、Al、Mn、Mo元素溶入奥氏体中，冷却后得到马氏体+粒状贝氏体组织，为时效析出做好组织准备
回火 加热680~700℃，保温2h，油冷 ≤30HRC 高温回火获得回火索氏体组织
时效处理 加热500~520℃，保温8h，空冷 40HRC 从索氏体基体组织中析出金属间化合物(Ni3Al、Ni3Mo)，产生沉淀强化
气体氮化 氮化温度510~520℃，保温48h，炉压294~490Pa，氨气流量0.4m3/h，空冷或油冷 966HV 提高表面疲劳强度、硬度、耐磨性、耐蚀性及耐热性
⒋Y20CrNi3AlMnMo钢的应用
Y20CrNi3AlMnMo钢因淬透性高，适宜制造大、中型塑料模具。又因切削加工性能好，也适宜制造变形要求在5%以下，镜面要求高或表面要求高光刻花纹工艺的精密的塑料模具。
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