無磁模具鋼
7Mn15(7Mn15Cr2Al3V2WMo)_奧氏體型無磁模具鋼_7Mn15無磁鋼特性
7Mn15(7Mn15Cr2Al3V2WMo)
奧氏體型無磁模具鋼
7Mn15(7Mn15Cr2Al3V2WMo)鋼屬奧氏體型無磁模具鋼,是一種高Mn-V系無磁鋼,具有非常低的磁導率,高的硬度、強度,較好的耐磨性。采用氣體軟氮化工藝,可以進一步提高鋼的表面硬度,增加耐磨性,顯著地提高使用壽命。7Mn15Cr2Al3V2WMo(7Mn15)適于制造無磁模具、無磁軸承、熱作模具及其他要求在強磁場中不產生磁感應的結構零件。
7Mn15(7Mn15Cr2Al3V2WMo)鋼的化學成分:
C 0.65~0.75;Si≤0.80;Mn14.50~16.00;Cr2.00~2.50;Mo0.50~0.80; W0.50~0.80; V1.50~2.00; Al2.70~3.30;P≤0.040; S≤0.0.030。
7Mn15(7Mn15Cr2Al3V2WMo)鋼的成分特點:
Mn元素是擴大奧氏體相區的元素,鋼中加入大量的Mn元素,可使鋼在室溫下得到奧氏體組織。但是奧氏體組織是比較軟的,強度、硬度低,耐磨性差,但塑性與韌性好。要作為模具鋼使用,鋼中需要加入合金元素來進行強化,能過固溶強化和時效強化方式來增加鋼的強度、硬度與耐磨性,通過細化晶粒來增加鋼的韌性。
鋼中加入Cr、Al元素主要是起固溶強化奧氏體作用,并改善奧氏體穩定性。另外Al元素的氮化物及氧化物具有細化晶粒的作用,Al元素還可改善鋼的切削加工性能。
加入V、W、Mo元素主要是形成碳化物,作鋼中的強化相,改善鋼的強韌性。固溶處理時,部分V、W、Mo元素隨其碳化物固溶于奧氏體中起到固溶強化作用,也改善了奧氏體的穩定性。未固溶的V、W、Mo元素碳化物則起到細化奧氏體晶粒作用。時效處理時固溶的V、W、Mo元素以碳化物形式從奧氏體組織中析出,聚集、長大并向更為穩定的碳化物轉化,起到時效強化作用。
由于加入了Cr、Al元素,7Mn15鋼具有一定的耐蝕性。

7Mn15鋼是一種高強度奧氏體型無磁模具鋼,在各種狀態下都保持穩定的奧氏體組織,具有非常低的磁導率,高的硬度、強度,較好的耐磨性。由于高錳鋼的冷作硬化現象,切削加工比較困難。采用高溫退火工藝,可以改變碳化物的顆粒與分布狀態,從而明顯地改善鋼的切削加工性能。采用氣體軟氮化工藝,可以進一步提高鋼的表面硬度,增加耐磨性,顯著地提高使用壽命。
7Mn15(7Mn15Cr2Al3V2WMo)鋼的熱加工:
7Mn15鋼的導熱性較差,鍛造時裝爐溫度不宜過高,需緩慢升溫,保溫時間要求足夠長,以保證鋼中碳化物充分固溶,鍛后硬度為33~35HRC。7Mn15鋼的鍛造工藝規范見下表:
項目 加熱溫度/℃ 加溫時間/h 始鍛溫度/℃ 終鍛溫度/℃ 冷卻
鋼錠 1150~1170 ≥8 1100~1120 ≥950 空冷
鋼坯 1140~1160 ≥8 1080~1100 ≥950 空冷
7Mn15(7Mn15Cr2Al3V2WMo)鋼的熱處理工藝:
預備熱處理(退火):
采用高溫退火工藝,加熱溫度870~890℃,保溫3~6h,爐冷至500℃以下出爐空冷,退火后硬度為28~30HRC,組織為細晶粒奧氏體+均勻分布的顆粒狀碳化物。
固溶處理:
固溶溫度為1150~1180℃,保溫時間為鹽浴爐15~20min/mm,空氣爐30min/mm,冷卻介質為水,固溶硬度為20~22HRC,金相組織為奧氏體+未溶一次碳化物。
時效處理:
下表為不同時效時間后7Mn15鋼的硬度。
時效時間/h 固溶后 2 4 10 14 18 20
650℃時效,硬度HRC 20 32 44 46 47 46 48.5
700℃時效,硬度HRC 20 48.5 48 46 45.5 - 45.5
注:固溶溫度為1180℃,水淬。
時效溫度為650℃,時效時間20h,硬度為48HRC。
時效溫度為700℃,時效時間2h,硬度為48.5HRC。
不同狀態時鋼的硬度見下表:
狀態 鍛造 退火 固溶 時效
硬度/HRC 33~35 28~30 20~22 47~48
不同溫度固溶和時效處理后的力學性能下表:
熱處理工藝 σb/MPa δ(%) ψ(%) αk/J?cm-2
1180℃固溶處理 820 61.0 61.5 230
720 60.0 62.5 240
1150℃固溶處理,700℃,2h時效處理 1370 16.5 34.0 48
1370 15.5 35.5 45
1380 18.0 35.5 45
1180℃固溶處理,650℃,20h時效處理 1510 4.5 8.5 15
1490 4.5 9.5 13
7Mn15(7Mn15Cr2Al3V2WMo)鋼的氣體氮碳共滲:
為了提高模具硬度、耐磨性,可以采用氣體氮碳共滲處理。滲氮溫度560~570℃,滲氮時間4~6h,滲氮層深度0.03~0.04mm,滲氮層硬度950~1100HV。
7Mn15(7Mn15Cr2Al3V2WMo)鋼的用途:
7Mn15鋼適合用于制造無磁模具、無磁軸承及其他要求在強磁場中不產生磁感應的結構零件。此外,由于該鋼具有高的高溫硬度和強度,也可以用來制造在700~800℃下使用的熱作模具。
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資料來源:無錫市瀚超特殊鋼有限公司
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