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　　模具用鋼P(yáng)20與40Cr
　　P20塑料模具鋼(亦是一種預(yù)硬塑膠模具鋼)
　　中國(guó)號(hào)：3Cr2Mo(3Cr2Mo是我國(guó)自行研制的用塑料模具鋼)
　　美國(guó)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)，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

C	Mn	Cr	Mo	S
0.38	1.30	1.85	0.40	0.008

　　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)
　　號(hào)：40Cr
　　標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 3077-1988
　　化學(xué)成分

C	Si	Mn	Cr	Ni	P	S	Cu
0.37～0.45	0.17～0.37	0.50～0.80	0.80～1.10	≤0.030	≤0.035	≤0.035	≤0.030

　　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

彈性模量E(20℃)	/MPa	200000～211700
切變模量G(20℃)		80800

　　40Cr鋼的線(膨)脹系數(shù)

溫度/℃	20～200	20～300	20～400	20～500	20～600	20～700	備注
線（膨）脹系數(shù)/-1C	(11.9～12.0) ×10-6	(13.3～13.4)×10-6	(14.3～14.4)×10-6	(15.0～15.1)×10-6	(15.3～15.4)×10-6	(15.4～15.5)×10-6	1 2

　　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

溫度/℃	100	200	300	400	500	600
熱導(dǎo)率λ/W·（m·K）-1	32.6	30.9	29.3	28.0	26.7	25.5

　　40Cr鋼的熱處理工藝

項(xiàng)目	退火	正火	高溫回火	淬火	回火	氰化	回火
溫度/℃	825～845	850～880	680～700	830～860	400～600	830～850	140～200
冷卻	爐內(nèi)	空氣	爐冷至600℃空冷	油	油或水	直接油淬	空氣
硬度（HB）	≤207	≤250	≤207		按需要		HRC≥48

　　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)后氮化處理硬度高能達(dá)到HRA72～78，即HRC43～55。
　　特性及適用范圍：
　　是一種常用的合金調(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。
　　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。