模具用鋼P20與40Cr

簡(jiǎn)介

P20塑料模具鋼（亦是一種預(yù)硬塑膠模具鋼）

中國(guó)牌號(hào)：3Cr2Mo（3Cr2Mo是我國(guó)自行研制的專用塑料模具鋼）

美國(guó)牌號(hào)：P20

標(biāo)準(zhǔn)：AISI-p20 GS-2311 ASSAB-618

顏色識(shí)別：褐與白

P20鋼材是一種模具焊材的型號(hào)，最早的是P20，緊接著P20H，P20Ni相繼問(wèn)世。 P20鋼材適用于制作塑料模和壓鑄低熔點(diǎn)金屬的模具材料。此鋼的純度高，具有良好的可切削性及鏡面研磨性能，制成工模具精度高，永不變形，較高的堅(jiān)韌性。。

特性及適用范圍：熱作模具鋼，是引進(jìn)美國(guó)的 P20中碳 Cr-Mo系塑料模具鋼。適用于制作塑料模和壓鑄低熔點(diǎn)金屬的模具材料。此鋼具有良好的可切削性及鏡面研磨性能。

化學(xué)成分

P20特征

● 硬度均勻，具有良好的拋光性能及光蝕刻花性能，加工性能佳。

● 真空脫氣精煉處理鋼質(zhì)純凈，適合要求拋光或蝕紋加工塑膠模。

● 預(yù)硬狀態(tài)供貨，無(wú)需再熱處理可直接用于模具加工，縮短工期。

● 經(jīng)鍛軋制加工，組織致密，100%超聲波檢驗(yàn)，無(wú)氣孔，針眼缺陷。

使用方法

P20鋼材已預(yù)先硬化處理至285～330HB（30～36HRC），與瑞典618德國(guó)GS-2311狀態(tài)相當(dāng)，可直接用于制模加工，并具有尺寸穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，預(yù)硬鋼材才可滿足一般用途需求，模具壽命可達(dá)50W模次。

此種鋼一般不適宜熱處理，但是可以氮化處理，此鋼種的硬度差距也很大，由280HRC～400 視乎那間鋼廠的標(biāo)準(zhǔn)，由于已作預(yù)硬處理，機(jī)械切削也不太困難，所以很合適做一些中下價(jià)模具的鑲件，有些生產(chǎn)大批量的模具模架也采用此鋼材（有些客戶指定要用此鋼作模架），好處是硬度比中炭鋼高，變形也比中炭鋼穩(wěn)定。

P20出廠硬度

預(yù)硬29～33HRC

●熱處理規(guī)范及金相組織：

加硬處理： 為提高模具壽命達(dá)到80萬(wàn)模次以上，可對(duì)預(yù)硬鋼實(shí)施淬火加低溫回火的加硬方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。淬火時(shí)先在500～600℃預(yù)熱2～4小時(shí)，然后在850～880℃保溫一定時(shí)間（至少2小時(shí)），放入油中冷卻至50～100℃出油空冷，淬火后硬度可達(dá)50～52HRC，為防止開(kāi)裂應(yīng)立即進(jìn)行200℃低溫回火處理，回火后，硬度可保持48HRC以上。

氮化處理

氮化處理可得到高硬度表層組織，氮化后的表層硬度達(dá)到650～700HV

（57～60HRC）模具壽命可達(dá)到100萬(wàn)次以上，氮化層具有組織致密，光滑特點(diǎn)，模具的脫模性及抗?jié)窨諝饧皦A液腐蝕性能提高。

力學(xué)性能：

圓鋼球化退火至硬度≤235HB

40Cr

材料名稱：合金調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼（中碳調(diào)質(zhì)鋼）
牌號(hào)：40Cr
標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 3077-1988

化學(xué)成分

力學(xué)性能
抗拉強(qiáng)度 σb (MPa)：≥980(100)
屈服強(qiáng)度 σs (MPa)：≥785(80)
伸長(zhǎng)率 δ5 (％)：≥9
斷面收縮率 ψ (％)：≥45
沖擊功 Akv (J)：≥47
沖擊韌性值 αkv (J/cm2)：≥59(6)
硬度 ：≤207HB
試樣尺寸：試樣毛坯尺寸為25mm

物理性能

密度：7.82g/cm²

彈性模量和切變模量

40Cr鋼的線（膨）脹系數(shù)

1 用鋼成分（%）：0.37C，0.30Si，0.66Mn，0.95Cr，0.18Ni，0.016P，0.028S;

2 用鋼成分（%）：0.42C，0.29Si，0.69Mn，0.87Cr，0.14Ni，0.010P，0.013S。

40Cr鋼的熱導(dǎo)率

40Cr鋼的熱處理工藝

40Cr表面淬火硬度為HRC52～60，火焰淬火能達(dá)到HRC48～55。

氮化處理

40Cr屬于可氮化鋼，其所含元素有利于氮化。40Cr經(jīng)氮化處理后可獲得較高的表面硬度，40Cr調(diào)質(zhì)后氮化處理硬度最高能達(dá)到HRA72～78，即HRC43～55。

特性及適用范圍：
是一種最常用的合金調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，與40號(hào)鋼相比，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度及淬透性均高，但焊接性有限，有形成裂紋的傾向。用于較重要的調(diào)質(zhì)零件，如交變負(fù)荷下工作的零件、中等轉(zhuǎn)速和中等負(fù)荷的零件。表面淬火后可作負(fù)荷和及耐磨性較高、而無(wú)很大沖擊的零件，如齒輪、套筒、軸、曲軸、銷子。

40Cr可加工性好，價(jià)廉，熱處理后具有較高的強(qiáng)度和韌性，但淬透性較差，用于生產(chǎn)批量小，模具截面積不大，尺寸精度及表面粗糙度要求不高的塑料成形模具或模架，亦可以生產(chǎn)小型、復(fù)雜的塑料模具。

塑料模具鋼主要要求在200℃時(shí)具有足夠的強(qiáng)度和韌性，并具有較高的耐磨性和耐蝕性。

據(jù)模具廠家介紹，以前大部分APG模具采用40Cr， P20現(xiàn)在用在APG模具上比較多，P20和40Cr相比，P20加工工藝上優(yōu)于40Cr。

廈門方圓通模具有限公司刻制模具多采用P20模具鋼，用量是P20是99%，40Cr是1%;P20模具使用次數(shù)：5～10萬(wàn)次，40Cr模具使用次數(shù)：5萬(wàn)次，廈門耐得模具公司多采用40Cr，而他們自己用的模具基本上都是40Cr，用量是2:1（40Cr：P20）。

P20經(jīng)過(guò)淡化處理后硬度可達(dá)到：57～60HRC

40Cr經(jīng)過(guò)淡化處理后硬度可達(dá)到：HRC43～55

40Cr鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→退火→機(jī)械粗加工→調(diào)質(zhì)→機(jī)械精加工→修整、拋光→裝配。 

3Cr2Mo（P20）鋼，對(duì)于直接使用棒料加工的，因供貨狀態(tài)已進(jìn)行了預(yù)硬化處理，可直接加工成形后拋光、裝配。對(duì)于要改鍛成坯料后再加工成形的，其工藝路線為：下料→改鍛→球化退火→刨或銑六面→預(yù)硬處理（34～42HRC）→機(jī)械粗加工→去應(yīng)力退火→機(jī)械精加工→拋光→裝配。