X50CrMoV5-1是一种德国标准(DIN)的高合金热作模具钢,代号1.2343,属于铬-钼-钒强化型工具钢。其命名规则体现核心成分特征:“X50”表示碳含量约0.50%,“CrMoV”对应铬、钼、钒三大合金元素,“5-1”为材料序列标识。该材料通过精密合金配比,实现了高温强度、耐磨性、韧性与抗热疲劳性的综合平衡,是高端模具制造的核心材料之一。工业供应形态涵盖圆棒(φ2–400mm)、板材(厚度0.5–300mm)、锻件及异型材,满足复杂模具的加工需求。
二、化学成分与冶金特性X50CrMoV5-1的化学成分设计以碳-铬-钼-钒协同强化为核心:
- 碳(C,0.48–0.53%):形成碳化物基体,提供硬度和耐磨性基础。
- 铬(Cr,4.80–5.20%):增强高温抗氧化性、耐蚀性及淬透性,并形成铬碳化物提升耐磨性。
- 钼(Mo,1.25–1.45%):抑制高温回火脆性,提高抗蠕变能力,细化晶粒以优化韧性。
- 钒(V,0.80–1.00%):生成高硬度钒碳化物(如VC),显著提升耐磨性并细化晶粒组织。
- 辅助元素硅(Si,0.80–1.10%)和锰(Mn,0.20–0.40%)强化固溶体,磷、硫严格限制(≤0.030%)以降低脆性风险。
- 冶金工艺采用电弧炉熔炼+电渣重熔(ESR)或真空脱气技术,确保低夹杂物含量与成分均匀性,为后续热加工提供稳定基体。
- 机械性能
- 高硬度:退火态硬度≤229 HB,淬火回火后可达58–62 HRC,支持高耐磨需求。
- 强韧性平衡:抗拉强度≥1780 MPa,屈服强度≥1500 MPa,延伸率≥8%,冲击韧性优异(室温Akv≥25 J),有效抵抗冲击载荷下的开裂。
- 耐磨性:钒/钼碳化物弥散分布,磨损寿命较普通工具钢提高30–50%。
- 热性能
- 红硬性:600℃高温下硬度保持≥48 HRC,适用于压铸、热锻等持续高温环境。
- 抗热疲劳性:铬-钼碳化物网络抑制热循环引起的软化,在冷热交替工况(如压铸模)中寿命提升40%。
- 高温强度:600℃时强度仍达1780 MPa级,优于多数中低合金钢。
- 表面与尺寸性能
- 高抛光性:均匀组织支持镜面加工(Ra<0.1μm),满足精密塑料模具的光洁度需求。
- 低热变形率:热处理收缩率≤0.05%,保障大型模具的尺寸稳定性。
热处理是释放材料潜能的关键流程:
- 预处理:
- 退火:850–900℃保温后缓冷,硬度降至≤229 HB,优化切削加工性。
- 淬火:
- 奥氏体化温度1020–1060℃(盐浴炉或可控气氛炉),保温时间按截面厚度计算(约20–30分钟/25mm)。
- 冷却方式:油冷(中小型工件)或气冷(大型复杂件),避免水冷以防开裂。
- 回火:
- 低温回火(450–500℃):硬度58–60 HRC,适用于高耐磨冷作模具。
- 高温回火(550–650℃):硬度48–52 HRC,兼顾强韧性的热作模具。
- 温度范围450–650℃,典型双次回火(每次1–2小时):
- 回火后急冷(油冷或风冷),避免二次回火脆性。
- 切削加工:退火态下适用硬质合金刀具,建议切削速度80–120 m/min,配合乳化液冷却。
- 焊接性:需预热至300–400℃,采用低氢焊条(如AWS E8018-B2),焊后立即回火消除应力。
- 表面处理:
- 抛光:预硬态下可达成Ra<0.1μm镜面效果。
- 氮化:表面硬度提升至≥1100 HV,耐磨性提高2–3倍。
- 冷成型:仅限简单变形,复杂成形需中间退火。
- 热作模具
- 压铸模具:铝合金/锌合金压铸模(耐受800–1000℃金属液冲刷),寿命达10–15万件。
- 热锻模具:汽车曲轴、连杆锻造模(工作温度1100–1300℃),抗变形能力优于H13钢。
- 热挤压模:铜合金型材挤压模,高温强度保障高压下的尺寸稳定性。
- 冷作工具
- 冲裁模具:高硬度刃口实现精密冲切(板材厚度≤6mm),刃磨间隔提高50%。
- 冷镦模/冲头:轴承滚子冷镦模,抗冲击崩角寿命达50万次以上。
- 塑料模具
- 工程塑料注塑模:玻纤增强材料(如PA66+GF30)成型腔,耐磨耐蚀性延长维护周期。
- 光学级模具:高抛光性支持透明件(如透镜、导光板)无瑕疵表面。
- 特种部件
- 切削刀具:高速铣刀、钻头,红硬性保障连续切削不软化。
- 耐磨工业件:高温轧辊、阀门密封环,耐蚀性适应化工介质环境。
其他材料规格切割和定制生产
sacm645合金钢
ss330
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