Crucible CPM REX M4(HCHS)高速钢
CPM REX M4 是一种具有高耐磨性的特殊用途高速钢,此种钢材含有高碳和高钒,具有优良的耐磨性,适合作为冷作冲头嵌入模及高速轻切削的切削刀具。加工具有磨耗性的材料时,REX M4明显地较M2,M3有更好的抗磨耗能力。此外因为CPM REX M4 是采用Crucible公司特有之“粉粒冶金(CPM)”技术制造的,使其较传统的M3有更好的研磨性,较传统的M2具有更好的韧性。
CPM REX M4 添加的0.06的硫,在钢材中形成微细且均匀分布的硫化物,可以改善其机械加工性及研磨性,但对于刃口韧性没有不良影响。
化学成分
碳(C) 1.35%(1.42%)
锰(Mn) 0.30%(0.7%)
矽(Si) 0.30%(0.55%)
铬(Cr) 4.00%
钒(V) 4.00%
钨(W) 5.50%
钼(Mo) 4.50%
硫(S) 0.06%(0.22%)
应用
冲头及冲模 鐟头
粉末冶金模具 分条刀
塑料模之嵌入模仁 剪切刀
铰刀 滚轮
拉刀 型刀
螺纹刀及螺丝攻 车刀及铇刀
变态温度
Acl:1545℉(840℃)
锻造
将钢材缓慢且均匀加热至1900-2000℉(1040-1095℃),保温使其内外温度一致,再执行锻造。温度低于1700℉(925℃)需回温再预热。锻造完成后,钢材应置于石灰或#内缓慢冷却。
退火
CPM REX M4于锻造后及再硬化之前,必须要先做退火处理。就完全退火而言,将钢材均匀加热至1600℉(870℃),保温2小时,然后以不超过每小时25℉(14℃)的冷却速率,于#内徐冷至1000℉(540℃)以下,之后取出空冷或继续炉冷。
若为恒温退火,则加热至1600℉(870℃),保温2小时,然后炉冷至1400℉(760℃),保温4-6小时,之后取出空冷或继续炉冷。退火处理应在气氛炉或有保护性质的炉内执行。
硬化
习惯上CPM REX M4的硬化处理,需使用二部热处理第一部炉具是用来预热至1500-1550℉(815-845℃);第二部炉具是使其从预热温度迅速升温至2150-2250℉(1175-1230℃)的硬化温度。
若使用淋浴炉时,常用的硬化温度是2125-2225℉(1160-1220℃)。高温淋浴炉不可以同时在炉内放置过多的工件,否则会造成不变态温度的骤降。
对于切削刀具应该使用硬化温度范围的上限温度,至于冷作加工的冲头及模具,需要较大的韧性,应该使用硬化温度范围的下线温度。
在没有气氛炉或淋浴炉时,可以使用硼砂来防止脱碳。将刚才加热至约300℉(150℃),浸泡在沸腾且饱和的硼砂水溶液中,然后取出干燥,是钢材表面形成一层薄薄的硼砂膜,之后再执行热处理,。热处理时使用1550℉(845℃)的预热温度及2150-2250℉(1175-1230℃)的硬化温度。
淬火
淬入油中或1000-1100℉(540-595℃)的淋浴中。当采用油淬火时,对于较大的钢材或形状复杂的工件,实务上是实施中断淬火。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。
当采用淋浴淬火时,工件淬入淋浴中,需放置足够长的时间,以使工件冷却至淋浴的温度。之后才从淋浴中取出放在空气中自然冷却。
通常大型工具淬火时,淬淋浴所得到的硬度会较中断油淬者稍低。不论以何种方式淬火,工件必须冷至150℉(65℃)以下或以手触摸时, 才算是完成淬火处理。
矫正
任何必须的矫正工作最好在淬火后冷却至400℉(205℃)之前执行。最佳的矫正温度范围是800-400℉(425-205℃)。
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150℉(65℃)或以手触摸时,需立刻回火。回火温度是根据实际应用及硬度需求而定,且必须执行三次回火。范例:首先加热至1025℉(550℃)保温2小时,冷却至室温;再加热至1025℉(550℃)保温2小时,同样也冷却至室温;最后第三次加热至1025℉(550℃),保温2小时,冷却至室温。
硬度
|
回火温度
℉/℃ |
硬化温度—硬度(HRC) |
|
1875℉
(1025℃) |
1975℉
(1080℃) |
2050℉
(1120℃) |
2100℉
(1150℃) |
2150℉
(1175℃) |
2200℉
(1205℃) |
|
刚淬完火
1000/540
1025/550
1050/565
1100/595
1150/620
1200/650 |
59.5
58.5
58
57.5
54
50
44 |
62.5
61
60.5
59.5
56
53 |
64.5
62.5
62
61
58.5
55 |
65
63.5
63
62
60
56 |
65
65
64.5
63.5
61.5
58 |
63.5
66
65.5
64.5
62.5
59 |
|
48 |
51 |
52 |
54 |
55 |
|
沃斯田化
时间(分钟) |
45 |
30 |
20 |
15 |
10 |
5 |
|
回火次数 |
2 |
2 |
2 |
3 |
3 |
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
冲击韧性
因为CPM REX M4具有较细的晶粒及较佳的韧性,即使在硬度Rc 64-65时,耐磨性及韧性都较传统的M2 或M3工具钢。下表所列是CPM REX M4与传统M2工具钢的夏氏冲击强度(C-Notch Impact Strength)。值得注意的是,较低的硬化效果会明显地改善CPM REX M4的冲击韧性。
|
|
硬化温度
℉/℃ |
回火温度
℉/℃ |
硬度
HRC |
####值
ft-1b |
|
CPM REX M4
CPM REX M4
传统M2
传统M2 |
2200/1205
2125/1160
2225/1220
2200/1205 |
1050-565
1050-565
1050-565
1050-565 |
65
64
65
64 |
24
32
17
12 |
1.淋浴的温度 2.M4三次回火 3.M2三次回火
研磨性
根据现场的经验发现,CPM REX M4高速钢的研磨性为传统同类钢材的2-3倍。CPM产品可以偶遇校的改善其研磨性,是与其细致且均匀的分布的碳化物有关。
由于CPM产品优异的研磨特性可以具有以下的好处:改善表面光度,使用较大的研磨速率,减少研磨破损,降低磨轮的损耗率,不需使用钻石磨轮等等。在某些特殊场合,任需要请教专业的研磨工程人员。
物理性质
弹性模数…………………..31×103次方(214×103次方Mpa)
比重…………………7.97
密度…………………0.2861b/in3次方
热膨胀系数
100-500℉…………….5.32(6.40)
100-800℉……………..6.24(6.58)
100-1000℉…………….6.64(6.72)
100-1200℉…………….6.82
100-1500℉…………….6.99
热处理的尺寸变化
|
硬化温度℉/℃
2200/1205 |
回火温度℉/℃
1025/550 |
硬度HRC
65.5 |
线性尺寸变化
+0.0015 |
机械加工
硬度BHN225-255
加工性大约是工具钢W1(1%C)的35%
|
加工方式
|
刀具宽或切削深度(in) |
高带钢刀具 |
碳化钨刀具 |
|
切削速度 |
进给 |
切削速度 |
进给 |
|
车削
钻孔
拉制
铣削
锯切
切削液 |
0.150 |
50 |
0.015 |
250 |
0.015
0.007 |
|
0.025 |
60 |
0.007 |
310 |
|
0.25 |
30 |
0.003 |
|
|
|
0.50 |
30 |
0.005 |
|
1.00 |
30 |
0.010 |
|
2.00 |
30 |
0.013 |
|
|
5 |
0.002* |
|
0.125 |
55 |
0.007* |
240 |
0.010 |
|
0.025 |
70 |
0.005* |
320 |
0.008 |
|
0.062 |
35 |
0.001 |
150 |
0.002 |
|
0.125 |
35 |
0.001 |
150 |
0.003 |
|
0.250 |
35 |
0.0015 |
150 |
0.0045 |
|
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硫化油-轻负荷 |
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