25CrNi3MoAl钢属低镍无钴时效硬化钢,这是参考了国外同类钢的成分,并根据我国冶炼工业的特点及使用厂对性能的要求加以改进而研制的一种新型时效硬化钢,为我国时效硬化型精密塑料模具专用钢种填补了空白。
1、化学成分及临界相变点。25CrNi3MoAl钢的化学成分见表1。
临界相变点:Ac 1740℃、Ac3 780CC、Ms 290℃。
2、力学性能。①硬度:25CrNi3MoAl钢经不同温度固溶及时效处理后的硬度分别见表2及表3。
②室温力学性能:25CrNi3MoAl钢经880℃固溶,680℃回火,540℃时效处理8h后的力学性能见表4123。
3、热处理工艺。①用作一般精密塑料模具:淬火加热温度880℃,空冷或水冷淬火,淬火硬度48~ 50HRC,再经680℃,4~6h高温回火,空冷或水冷,回火硬度22~23HRC,经机加工成形。再经时效处理,时效温度520~ 540℃,保温6~8h,空冷,时效硬度39~42HRC。再经研磨、抛光或光刻花纹后装配使用。时效变形率大约为-0.039%;②用于高精密塑料模具:淬火加热温度880℃,再经680℃高温回火,其余工艺同上。但在高温回火后对模具进行粗加工和半精加工,再经650℃保温1h,消除加工后的残留内应力,然后再进行精加工。此后的时效、研磨、抛光等工艺仍同上。经此处理后时效变形率仅为-(0.01%~0.02)%;③用于对冲击韧度要求不高的塑料模具:对退火的锻坯直接经粗加工、精加工,进行520~ 540℃、6~8h的时效处理,再经研磨、抛光及装配使用。经此处理后,模具硬度40~43HRC,时效变形率≤0.05%;④用作冷挤型腔工艺的塑料模具:模具锻坯经软化处理后,即对模具挤压面进行加工、研磨、抛光。然后对冷挤压模具型腔和模具外形进行修整,最后对模具进行真空时效处理或表面渗氮处理后再装配使用。
4、特点及应用。25CrNi3MoAl钢有如下特点:①钢中含镍量低,价格远低于马氏体时效钢,也低于超低碳中合金时效钢;②调质硬度为230~250HBW,常规切削加工和电加工性能良好。时效硬度为38~42HRC,时效处理及渗氮处理温度范围相当,且渗氮性能好,渗氮后表层硬度达1000HV以上,而心部硬度保持在38~ 42HRC;③镜面研磨性好,表面粗糙度Ra可在0.02~0.025μm,表面光刻浸蚀性好,光刻花纹清晰均匀;④焊接修补性好,焊缝处可加工,时效后焊缝硬度和基体硬度相近。
25CrNi3MoAl钢可用以制作普通及高精密塑料模具,经试用,技术经济效益显著。