CPM 15V是Crucible公司最新开发的CPM工具钢,在CPM钢族中是属于高耐磨系列的产品,其材料组织内硬质碳化钒的含量较CPM 15V 多50%,因而具有较高的耐磨性能。
以CPM制程生产的钢材具有均质的微观组织及均匀分布的碳化物,同时经由热均压方式得到100%密实的组织。这类钢材的特性是,尺寸非常稳定,研磨加工及冲击韧性都较传统制程生产之钢材为佳。
CPM 15V主要应用在有异常磨耗的场合。例如,已成功使用CPM 10V的实例,若需要延长刀具的寿命时,则可以考虑以CPM 15V取代之;或者在使用烧结碳化物刀具容易折断或刀具较难制作的情形。CPM 15V可以充分地满足要求。
合金成分
碳(C) 3.4%
锰(Mn) 0.50%
矽(Si) 0.90%
铬(Cr) 5.25%
钒(V) 14.5%
钼(Mo) 1.30%
硫(S) 0.07%
应用
粉末冶金模具:心模,模心棒等等。
塑料射出设备:料管内衬,料杆分浇嘴等等。
工业用刀具,切粒刀,分条刀。
成型,冷挤,引申或冲孔之模具及冲头。 木工工具,陶瓷用模具,磨耗零件等等。
变能温度
Acl:1540℉(838℃)
锻造
将钢材缓慢且均匀完全地加热至2000-2100℉(1090-1150℃),不可以在1700℉(930℃)以下的温度执行锻造。若温度下降,则必须回温再预热,锻造完成后,钢材应置于石灰内缓慢冷却。之后进行退火处理。
退火
将钢材均匀加热至1600-1650℉(870-900℃),保温2小时,然后以不超过每小时30℉(17℃)的冷却速率,于炉内徐冷至1000℉(540℃)以下,再取出空冷或继续炉冷。退火后的硬度为BHN255-277.
硬化
硬化处理建议采用真空炉或气氛炉,首先预热至1500-1550℉(815-845℃),并使钢材内外均温;之后升温至1950-2150℉(1065-1175℃)的硬化温度。通常建议的标准硬化温度是
2050℉(1120℃),其结果可以得到耐磨耗及高韧性的最佳结合,切回火后的温度介于Rc60-62.
淬火
可以采用空冷,淋浴或中断油淬的方式淬火。对于较厚的钢材建议采用中断淬火。其做法是将工件淬入油中,待冷至约1000-1100℉(540-595℃,暗红色),立即从油中取出放在空气中自然冷却。
若采用真空炉或气氛炉热处理时,则要特别注意使用适当的淬火速率,特别是通过1850-1300℉(1010-705℃)的温度范围,以便在回火后得到期望的热处理硬度。
矫正
任何必须的矫正工作最好在淬火后冷却至250℉(120℃)之前执行。最佳的矫正温度范围是600-1000℉(315-540℃)。
回火
回火作业必须在淬火完成后立即进行,意即钢材淬火后冷却至125℉(50℃)或以手触摸时,需立刻回火。且必须执行二次回火。若硬化的温度在2100℉(1150℃)以上时,则必须执行三次回火。
常用的回火温度范围是1000-1050℉(540-565℃),此外,为了达到回火效果,除了应力消除外,应该避免在1000℉(540℃)以下回火。
应力消除
于重切削加工之后,可以将钢材加热至1100-1350℉(595-730℃),保温1-2小时,然后空冷或####冷即可消除加工应力。 若钢材已经硬化处理,则应力消除的温度必须较较原先回火的温度低30℉(15℃)。
热处理的尺寸变化
|
硬化温度
℉/℃ |
回火温度
℉/℃ |
硬度HRC |
线性尺寸变化in/in(mm/mm) |
|
2050/1120 |
1025/550 |
61 |
+0.0004 |
|
2150/1175 |
1025/550 |
63 |
+0.0005 |
物理性质
弹性模数…………………..34×103次方Ksi(221×103次方Mpa)
比重…………………7.25
密度…………………0.262 1b/in3次方
热膨胀系数(in/in/FX10-6)
70-200℉…………….5.8
70-500℉…………….6.2
70-800℉…………….6.5
70-1000℉………….6.7
硬度
|
回火温度
℉/℃ |
硬化温度—硬度(HRC) |
|
1950℉
(1065℃) |
2050℉
(1120℃) |
2150℉
(1175℃) |
|
1000/540
1025/550
1050/565
1100/595
1150/620
1200/650 |
62
59
57.5
53
48.5
46 |
63
61
59
55
50
47 |
63.5
62.5
59.5
55.5
50
47 |
|
沃斯田化
时间(分钟) |
30 |
20 |
10 |
|
回火次数 |
2 |
2 |
3 |
*表列之硬度值会因为工件尺寸及形状,淬火方式之不同而有HRC1-2度的误差
加工性及研磨性
CPM 15V的碳化物含量较高,与CPM 10V比较更难去研磨。通常用于研磨D2,M2或CPM 10V的氧化铝磨轮亦可以使用于CPM 15V,但是需要放慢速度且经常修整磨轮。使用金沙钢磨轮可以获得较大的研磨效率。
在退火状态,硬度BHN255-277,加工性大约是工具钢W1(1%C)的25%。
粉末高速钢的改良与发展
粉末高速钢的发展是以传统高速钢为发展基础,朝着不同的性质与用途的方向,进行研究和改良,而发展出各种性能优异的产品。美国Crucible公司在粉末高速钢的发展是居于执牛耳的地位,一直领导者全世界粉末高速钢的发展。
粉末高速钢的三个主要发展方向是:
(1) 提高钒的含量,以增加耐磨耗性。
(2) 提高钴的含量,以增加热间硬度
(3) 同时也、提高钒和钴的含量,而兼顾耐磨耗性及热间硬度。