crmnmo模具材料及其失效分析

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1、《模具材料及其失效分析》结课大作业系别：班级：姓名：学号：任课教师：2013年4月26日1、5CrMnMo钢简介模具钢材5CrMnMo是在中碳钢的基础上主要加入Cr、Mn、Mo三元素而研制成的，也可看作把5CrNiMo钢中的Ni元素由Mn元素取代而形成的。该钢是热作模具钢，除淬透性，耐热疲劳性稍差外，5CrMnMo钢具有与5CrNiMo钢类似的性能，淬透性稍差。此钢适于制作要求具有较高强度和高耐磨性的各种类型锻模。要求韧性较高时，可采用电渣重熔钢。5CrMnMo钢中碳含量保持在0.40%~0.60%，可获得较高的强度与耐热疲劳强度、一定的硬度与耐磨性、良好的韧性钢与

2、导热性。适合制造边长≤400mm的中型锤锻模即热切边模。化学成分：C（0.50~0.60）、Si（0.25~0.60）、Mn（1.20~1.60）、S（≤0.030）P（≤0.030）、Cr（0.60~0.90）、Ni（允许残余含量≤0.25）Cu（允许残余含量≤0.30）、Mo（0.15~0.30）2、5CrMnMo钢锻造和热处理特点5CrMnMo钢相变点为AC1710℃、Ac3760℃、Ar1650℃、Ms220℃。5CrMnMo钢始锻温度1050~1100℃，终锻温度800~850℃，锻造后坑中冷却或砂中冷却。常见的热处理工艺及特点：a、等温退火：加热850~

3、870℃，保温3h，650~680℃等温，保温5h，炉冷至550℃以下出炉空冷197~255HBSAc1710℃，Ac3760℃，加热温度在Ac3线以上，等温温度低于Ar1727℃，以获得珠光体+铁素体组织；b、普通退火：加热810~830℃，保温3h，炉冷至550℃以下出炉空冷197~241HBSAc1710℃，Ac3760℃，加热温度Ac3线以上，得到珠光体+块状铁素体组织；c、去应力退火：加热720~740℃，保温3h，炉冷至550℃以下出炉空冷197~255HBS消除从残余应力，消除加工硬化；d、淬火：加热820~850℃，保温，油冷至150~180℃，出油

4、，加热时Cr、Mn、S、Mo元素溶入奥氏体中，提高淬透性，改善回火稳定性。试样的热加工工艺1）锻造5CrMnMo钢的锻造工艺参数与5CrNiMo钢相当。4Cr3Mo3V钢由于Cr、Mo、V的含量较高，其开锻和停锻温度约高于5CrNiMo钢50℃。2）退火3）淬火5CrMnMo钢的淬火温度与5CrNiMo钢一样，淬火后的硬度略高。4Cr3Mo3V钢虽然淬火温度比5CrNiMo钢高170℃，但是因含碳量低0.16％，所以淬火后硬度约低8HRC。4）回火（1）5CrMnMo钢回火温度和硬度的关系5CrMnMo钢在300～550℃回火后硬度高于5CrNiMo钢1～4.5HR

5、C，其中以400℃的硬度差别最大，随着回火温度的提高二者硬度基本一致。(2)4Cr3Mn3V钢回火温度与硬度的关系(保温2h)4Cr3Mo3v钢在400℃回火后硬度逐渐高于5CrNiMo钢，温度越高差别越大。如4Cr3Mo3V钢在660℃回火硬度为40.2HRC，与5CrNiMo钢525℃回火硬度(40.1HRC)相当，二者将相差135℃。另外，同样经700℃回火其硬度要高于5CrNiMoSlV钢和2Cr3Mo2NiVSi钢3.4HRC和5HRC。(3)性能试样的回火工艺室温力学性能1室温力学性能5CrMnMo钢室σb和σs值与5CrNiMo钢完全相同，但δs和ψ却

6、下降2％和10％。4Cr3Mo3V钢因其硬度比5CrNiMo钢约高7HRC，所以拉伸强度明显提高，如σb和σs增加210MPa和60MPa，而且δs和ψ也分别增加2％和22％。从而说明4cr3M03V钢的室温拉伸性能优于5crNiMo钢。2室温冲击韧性5crMnMo钢的室温AK值低于5CrNiMo钢18J。4Cr3Mo3V钢由于硬度高，所以也造成室温AK值低于5CrNiMo钢16.3。3室温断裂韧性(K1c)5CrMnMo钢的室温断裂韧性没有测定。4Cr3Mo3V钢的室温断裂韧性为40.3MPa•m1/2。各项热处理工艺的具体作用如下：●退火：细化晶粒，均匀组织，消

7、除内应力●淬火：获得细致的板条马氏体组织，提高强韧性，并提高使用寿命●回火：使奥氏体转变为下贝氏体，避免上贝氏体的产生3、5CrMnMo材料热处理规范5CrMnMo钢相变点为AC1710℃、Ac3760℃、Ar1650℃、Ms220℃。5CrMnMo钢始锻温度1050~1100℃，终锻温度800~850℃，锻造后坑中冷却或砂中冷却。4、5CrMnMo材料应用举例适合制造边长≤400mm的中型锤锻模即热切边模。（以下举例均为锻模）4.1模具的服役条件及要求锤锻模属于热作模具，是用各种吨位锤产生巨大的冲击功进行毛坯变形的工具，毛坯在短时间内快速成形，模具承受很大的冲