DC53模具鋼材

DC53模具鋼材是對SKD11進行改良的新型冷作模具鋼。

基本介紹

• 中文名：DC53模具鋼材
• 化學成分：C、Si、Mn、 V、P、S、Cr、Mo
• 出廠狀態：HB255
• 用途：衝壓模

簡介

DC53模具鋼材是對SKD11進行改良的新型冷作模具鋼，其技術規範載於日本工業標準（JIS）G4404。它克服了SKD11高溫回火硬度和韌性不足的弱點，將在通用及精密模具領域全面取代SKD11。 其韌性是SKD11的2倍，DC53的韌性在冷作模具鋼中較為突出，用DC53製造的工具很少出現裂紋和開裂，大大提高了使用壽命。

化學成分

C碳 Si矽 Mn錳 V 釩 P 磷 S 硫 Cr鉻 Mo鉬

1.000 1.000 0.350 2.000 0.002 0.003 8.000 2.000

用途

精密衝壓模：線切割加工的精密沖裁模及各種用途衝壓模

難加工材料的塑性變形用工具

冷鍛、深拉和搓絲用模

1.沖栽模具、冷作成型模具、冷拉模具

2.成型軋輥、沖頭

其他

高速沖裁沖頭、不鏽鋼板沖頭

出廠狀態:HB255

熱處理

鍛造溫度℃ 熱處理溫度℃ 硬度

1100~900 退火 淬火 回火 退火

HB 淬火回火

HRC

830~880 1000~1040 低溫

180~200 高溫

520~530 <225 60~62

62~63

優良特性

(1)DC53的熱處理硬度比SKD11高:

DC53高溫(520-530℃) 回火後可達62-63HRC高硬度,因此,DC53的強度及耐磨損性比SKD11更能發揮其性能;

(2)韌性比SKD11高二倍:

在冷加工用工具鋼中,DC53的韌性最高,因此可防止工具、模具之龜裂與崩缺,用DC53製造的工具很少

出現裂紋和開裂,提高了使用壽命;

(3)DC53可改善SKD11之巨大碳化物:

DC53巨大碳化物之大小,改善為SKD11的1/3以下,因此可防止造成模具損傷原因之刀口碎裂(Chipping)等.

實用特性

(1)被切削性，被研磨性皆比SKD11優秀，所以加工工具壽命較長，加工工時數較省。

(2)淬火硬化能比SKD11高，所以可改善真空熱處理時硬度不足之缺陷。

(3)藉高溫回火可減輕殘留應力及消除殘留沃斯田鐵，能防止線切割加工產生龜裂、變形之困擾。

(4)在表面硬化處理後表面硬度比SKD11高，因此可提高模具性能。

(5)由於預熱及後熱溫度均比SKD11低，所以修補焊接作業較簡便。

氮化處理

工件經氮化處理後表面獲得緻密的硬化層組織，使工件的耐磨性與抗蝕性顯著提高。525 ℃氣體氮化處理後表層硬度約 1250HV ， 570 ℃軟氮化處理表層硬度約 950HV 。

基本性能

DC53是在SKD11(Crl2MoV)基礎上改進的冷作模具鋼，常規熱處理條件下，殘餘奧氏體幾乎全部分解，一般可省略深冷處理，在較強硬度下仍可保持較高的韌性。

一實驗設計

DC53經1040℃ 淬火和520～530℃高溫回火後，硬度HRC可達62～63，韌性為Crl2MoV的兩倍，是目前常用的冷作模具鋼中最高的，且切削性、磨削性較好，電加工變質層殘餘應力小，殘餘奧氏體極少，碳化物細小並分布均勻。 因模具受力情況較複雜，有些模具工作零件需具備一些特殊的力學性能，若按標準的熱處理工藝往往無法達到理想的工作性能要求，需通過熱處理對硬度、韌性和耐磨性等基本特性作適當調整，以達到模具最佳工作狀態．淬火溫度和回火溫度則是熱處理的主要工藝參數，本文著重研究DC53的回火特性。

二實驗設計

實驗中，對DC53熱處理規範略作一些變化，適當調整了淬火溫度，回火溫度取6檔，即100℃ ，200℃ ，300℃ ，400℃ ，500℃ ，600℃。100℃回火選用101-2型乾燥箱進行加熱，其餘採用SX-25-12型箱式電阻爐加熱，每個回火溫度取兩個試樣。 硬度測試選用金屬洛氏硬度試驗，在常溫下進行，採用HBRVU-187.5型布洛維光學硬度計。 衝擊試驗採用10mm×10mm×55mm無缺口試樣，在JB30B衝擊試驗機上進行，衝擊能量為0.3 KN.m或0.15 KN.m。

實驗結果與分析

⒈硬度值 對每個試樣各取3個不同位置點測硬度，得出各回火溫度下的硬度值，綜合各試樣的硬度值，DC53在100～500℃回火時，硬度值變化並不大；在400℃中溫回火時硬度略高，標準熱處理回火後的硬度峰值一般在520℃左右；在600℃ 高溫回火後，硬度大幅下降，平均HRC硬度值僅為52．4，故回火溫度不宜太高。 ⒉衝擊韌性 回火後，磨去試樣表面的氧化脫碳層，測出不同回火溫度下各試樣的衝擊值，綜合各試樣的衝擊值，DC53在200℃回火時，平均衝擊值達到60 J/cm2以上．在500℃回火時，衝擊韌性較差，表現出一定的高溫回火脆性．600℃以上回火衝擊韌性很好，但硬度大為下降，達不到使用要求． 實驗結果表明，DC53總體回火穩定性較好，在一定回火溫度範圍內，硬度和衝擊值變化不大；在400～500℃回火時韌性大幅度下降，出現回火脆性現象；在600℃回火時，試樣的韌性很高，衝擊值達到85 J/cm2，但硬度大幅下降．在生產中，對於一些硬度、耐磨性要求不太高而韌性要求較高的冷作模具可採用高溫回火；對硬度要求較高，同時又要具有較高韌性的冷作模具，宜採用200℃左右的低溫回火．其他回火溫度下的硬度和衝擊值可採用合適的計算方法(如插值法、函式逼近等)預測，再用實驗驗證．淬火態試樣中碳化物呈斷續細帶狀分布，200℃回火後碳化物呈均勻分布，且組織內幾乎不存在大塊狀碳化物，故韌性較好．從斷口形貌看，200℃回火組織斷口的解理台階遠少於淬火態試樣，5000倍金相中的斷口有一些小而淺的韌窩，顯示其有一定的韌性．回火後，殘餘奧氏體轉變較充分，碳化物細小並分布均勻，使韌性增加．

結論

⒈適當調整淬火溫度後，DC53在200℃回火時硬度和衝擊韌性都較高；在400～500℃ 回火時硬度較高，韌性大幅度下降；在600℃ 回火時衝擊韌性很高，硬度顯著下降． ⒉形狀複雜的精密沖模、修整模、冷軋輥輪等工模具宜採用低溫回火工藝，以使模具工作零件獲得高硬度、高韌性、耐磨性好、強度高，可有效延長模具壽命，防止過度磨損、變形、開裂等早期失效現象． ⒊受衝擊載荷較大的複雜模具可採用低淬高回工藝，以得到較高的衝擊韌性，防止模具產生脆性斷裂現象