S136與國產cr13模具鋼的性能區別

S136是ASSAB不銹鋼概念的鋼種之一。國產鉻13型模具鋼包括1Cr13鋼、2Cr13、3Cr13鋼和4Cr13鋼，均屬于馬氏體型不銹鋼。不銹鋼概念是為了適應快速變化的塑料模具產業研發并不斷擴充的不銹鋼系列。眾所周知的問題：模具銹蝕，表面需要反復拋光，不得不重新鉆削冷卻水道，部件銹合。單獨或配套選用合適的不銹鋼種，可生產不同應用領域中的高質量模具，盡量減少上述問題的發生。

 

S136的特性、化學成分、熱處理工藝及應用

S136模具鋼是ASSAB研發生產的高品質耐腐蝕、耐磨損、超鏡面塑料模具鋼，采用了電渣重熔（ESR）工藝，具有耐蝕、耐磨及良好的加工性能，可以獲得很好的拋光表面質量，制作的模具可長期保持其加工表面質量, 降低了模具維護成本。

⒈S136的特性

S136為高級不銹模具鋼，其具備以下的特性：

⑴、優良的耐腐蝕性；優異的拋光性；優良的耐磨性能；良好的機加工性能；熱處理尺寸穩定性。

⑵、綜合上述優點，使得該鋼種具有卓越的生產特性。由于其優良的耐腐蝕性，在塑膠模具中優勢明顯。

⑶、低的維護成本

模具經過長期服役后，型腔表面仍然維持原始狀態。模具在潮濕的環境下存放或使用時，不需要特別的保護。

⑷、低的生產成本

由于模具冷卻水水道較少受腐蝕的影響（不象普通模具鋼），熱傳導特性、冷卻效率在模具整個服役周期中均保持穩定，確保了模具始終如一的循環時間。

上述優勢結合S136的高耐磨性，提供低維護成本和高壽命的模具，達到最佳的經濟效益。

⒉S136的化學成分

化學成分(%)  C  Si  Mn  Cr  V  0.38  0.90  0.50  13.60  0.30 

標準對照  AISI 420 modified，WNr. 1.2083 ESR，JIS SUS 420J2

出廠狀態  軟性退火至硬度200HB     

⒊S136的熱處理工藝流程

⑴、S136軟化退火

在保護狀態下，加熱至890℃均溫后，于爐中以每小時20℃冷卻至850℃，再以每小時10℃冷卻至700℃接著再置于空氣中冷卻。

⑵、S136去應力退火

粗加工后，必須加熱至650℃均溫2小時后，緩慢冷卻至500℃，然后置于空氣中冷卻。

⑶、S136淬火

預熱溫度6 0 0 – 8 5 0℃。奧氏體化溫度：1020-1050℃，通常采用1020-1030℃。

溫度℃ 保溫時間 退火前硬度 1020 30分鐘 56±2HRC 1050 30分鐘 57±2HRC 

保溫時間=當鋼材的表面及中心達到一致的淬火溫度后開始計時；

在奧氏體化過程中要加以保護避免脫碳及氧化發生。

⑷、S136淬火介質

⑴、足夠正壓的真空氣冷；

⑵、高速氣體/循環氣氛；

⑶、流態爐或鹽浴爐250－550℃分級淬火后在空氣中風冷；

⑷、溫油，大約80℃。

為使模具達到最適當的特性，在模具的變形程度可接受的條件下，冷速越快越好。于真空爐中熱處理時推薦使用4-5bar的氣壓。模具冷卻至50-70℃應立即回火。

⑸、S136回火

參照S136的回火曲線圖，按所需硬度值選擇回火溫度，回火至少兩次，每次回火后，必須冷卻到室溫，最低的回火溫度為250℃。

作為例外，當模具較小且形狀簡單時，同時要求52-54HRC的硬度，可選用最低180℃的回火溫度。

注：以上的曲線數據只適宜小型模具。淬火回火后模具可達的硬度要視模具的尺寸。

建議250℃回火以求韌性、硬度及抗腐蝕性的最佳組合。

應避免選用過高的奧氏體化溫度與過低的回火溫度<250℃的組合，避免模具產生太大的應力。

⑹、S136熱處理尺寸變化

淬火及回火時的尺寸的改變取決于熱處理過程中所采用溫度、設備及淬冷介質。

模具的尺寸與幾何形狀也同樣重要。模具在加工時應預留加工量以彌補熱處理后的尺寸變形。如果在粗加工與半精加工之間進行過應力消除，建議預留0.15％作的加工余量。

淬火過程中尺寸變化

下表為一100×100×25mm試樣在理想狀態下淬火時的尺寸改變。

回火過程尺寸變化

注：淬火及回火過程總的尺寸變化為兩者之和。

⒋S136的應用實例

S136被推薦用于所有的模具，其特性更適合以下特殊使用需求：

⒈耐腐蝕/銹蝕

對有腐蝕性的PVC、醋酸鹽類等注塑原料或必須在潮濕的環境下工作存放的模具。

⒉耐磨損

注塑磨損性較大或有添加物的注塑原料（包含熱固性注塑模具）。S136推薦使用在長壽命模具如一次性餐刀具、容器等。

⒊高表面質量產品

⑴、S136是極高拋光要求的鏡面模具的最佳選擇。

⑵、生產光學產品，如照相機、太陽眼鏡鏡片、醫療器械例如注射器和分析藥瓶等。

⑶、S136特別適合制作衛生安全要求高的模具例如丙烯腈-苯乙烯共聚物制作透明塑料啤酒杯。

⑷、由于提供了“清潔空間”環境，模具無銹蝕，S136成為醫療產業的滿意之選，擁有優良拋光性能的純凈鋼種賦予醫療產品完美的表面質量。

⑸、聚碳酸酯制的摩托車安全頭盔鏡片最初采用AISI 420制模，后由于高拋光要求改為S136。

⑹、推薦的使用硬度：

模具種類 推薦硬度HRC 熱塑性塑料注塑模 45-52 熱固性塑料注塑模 45-52 壓縮/轉移模 50-52 PVC,PET等吹塑模 45-52 擠塑模,拉伸模 45-52

 

國產鉻13型模具鋼的特性、化學成分、相變點、鍛造工藝參數、熱處理工藝及應用

⒈國產鉻13型模具鋼的特性

⑴、四種鋼只是含碳量不同，在經淬火后，1Cr13鋼、2Cr13鋼、3Cr13鋼和4Cr13鋼得到的組織稍有差異，淬火后組織分別為：鐵素全+馬氏體，馬氏體，馬氏體，馬氏體+碳化物。

四種鋼同屬鉻13型不銹鋼，鋼中含有大量的鉻元素，過冷奧氏體的穩定性較高，因此這類鋼高溫加熱后空氣中冷卻即可獲得馬氏體組織。

⑵、鍛后如冷卻較快，由于變形產生的殘余應力及組織轉變應力的共同影響，常會使鉻13型不銹鋼鍛件表面產生裂紋，這種開裂傾向因鋼中碳含量的增加而增大。因此對這類鋼鍛后應緩慢冷卻，并及時地進行軟化處理。其軟化處理有兩種方式：一是高溫回火（700~800℃）；二是完全退火（840~900℃）。

⑶、為了保證這類鋼有高的耐蝕性，鉻13型鋼都是經過淬火、回火以后才能使用。淬火時溫度不宜過高（不低于800℃，不超過1000℃），否則回火焊碳化物析出強烈，使鋼的耐蝕性降低。淬火狀態的鉻13型不銹鋼，由于基體組織是馬氏體，大量的鉻與碳均保持在馬氏體中，所以淬火狀態的鋼不僅硬度高，而且耐蝕性能也高。但淬火鋼中具有較大的應力，必須及時回火，否則會引起開裂。回火方式有兩種：一是低溫回火（200~250℃）；二是高溫回火（600~750℃）。回火時間較其化鋼稍長些。1Cr13鋼回火脆性不明顯，2Cr13鋼、3Cr13鋼和4Cr13鋼有明顯的回火脆性，回火后應快速冷卻。

⒉國產鉻13型模具鋼的的化學成分：

1Cr13  0.08%~0.15%C、≤0.60%Si、≤0.60%Mn、12.00%~14.00%Cr、≤0.030%S、≤0.035%P

2Cr13  0.16%~0.25%C、≤0.60%Si、≤0.60%Mn、12.00%~14.00%Cr、≤0.030%S、≤0.035%P

3Cr13  0.26%~0.35%C、≤0.60%Si、≤0.60%Mn、12.00%~14.00%Cr、≤0.030%S、≤0.035%P

4Cr13  0.36%~0.45%C、≤0.60%Si、≤0.60%Mn、12.00%~14.00%Cr、≤0.030%S、≤0.035%P

⒊國產鉻13型模具鋼的的相變點：

1Cr13  —、        —、       —、      —、       —

2Cr13  Ac1820℃、 Ac3950℃、  Ar1780℃、 —、    Ms320℃。

3Cr13  Ac1820℃、  —、       Ar1780℃、 —、    Ms240℃。

4Cr13  Ac1820℃、 Ac31100℃、  —、      —、    Ms270℃。

⒋國產鉻13型模具鋼的的鍛造工藝參數：

1Cr13  始鍛溫度1160~1200℃，終鍛溫度≥850℃，鍛造后砂冷或退火

2Cr13  始鍛溫度1160~1200℃，終鍛溫度≥850℃，鍛造后砂冷或退火

3Cr13  始鍛溫度1100~1150℃，終鍛溫度≥850℃，鍛造后爐冷

4Cr13  始鍛溫度1160~1200℃，終鍛溫度≥850℃，鍛造后灰冷或砂冷

⒌國產鉻13型模具鋼的熱處理工藝

⑴、2Cr13的熱處理工藝

2Cr13鋼常見的熱處理工藝

熱處理工藝 工藝參數 硬度要求 工藝特點

去應力退火 加熱750~800℃，保溫，爐冷 ≤207HBS 加熱溫度在Ac1820℃線以下，消除殘余應力，消除加工硬化

不完全退火 加熱860~900℃，保溫，爐冷 160~187HBS Ac1820℃，Ac3950℃。加熱溫度在Ac1與Ac3線之間，改善組織，降低硬度

淬火 加熱1000~1050℃，保溫，油冷或水冷 ≥45HRC Ac1820℃，Ac3950℃，Ms320℃。加熱溫度高于Ac3線，Cr、Mn、Si元素溶入奧氏體中，冷卻后得到馬氏體+殘余奧氏體組織

回火 加熱660~670℃，保溫2h，油冷 20~23HRC 高溫回火獲得回火索氏體組織

氣體硫碳氮共滲 加熱580~600℃，保溫2~3h，油冷。滲劑：80~100滴/min  滲劑：采用甲酰胺：乙醇=2.5：7混合好后，再加入1%(質量分數)的硫脲，氨氣流量0.25~0.3m3/h

固體滲硼 滲硼溫度950℃，保溫5h，油冷(滲硼劑：85%SiC+10%B4C+5%KBF4)。滲層0.022~0.030mm 1500HV0.1 表面形成高硬度的硼化物層而心部為淬火組織

⑵、3Cr13的熱處理工藝

3Cr13鋼常見的熱處理工藝

熱處理工藝 工藝參數 硬度要求 工藝特點

去應力退火 加熱750~800℃，保溫，爐冷 ≤207HBS 加熱溫度在Ac1820℃線以下，消除殘余應力，消除加工硬化

不完全退火 加熱860~900℃，保溫，爐冷 ≤207HBS Ac1820℃，Ac3950℃。加熱溫度在Ac1與Ac3線之間，改善組織，降低硬度

淬火 加熱1020~1050℃，保溫，油冷或空冷 52~54HRC Ac1820℃，Ac3950℃，Ms240℃。加熱溫度高于Ac3線，Cr、Mn、Si元素溶入奧氏體中，冷卻后得到馬氏體+殘余奧氏體組織

回火 加熱200~300℃，保溫2h，空冷 50~52HRC 消除殘余應力，獲得回火馬氏體組織

⑶、4Cr13的熱處理工藝

4Cr13鋼常見的熱處理工藝

熱處理工藝 工藝參數 硬度要求 工藝特點

去應力退火 加熱750~800℃，保溫，爐冷至500℃以下，出爐空冷 ≤217HBS 加熱溫度在Ac1820℃線以下，消除殘余應力，消除加工硬化

 加熱650℃，保溫，爐冷 ≤207HBS 

淬火 加熱1000~1050℃，保溫，油冷 52~55HRC Ac1820℃，Ac31100℃，Ms270℃。加熱溫度高于Ac3線，Cr、Mn、Si元素溶入奧氏體中，冷卻后得到馬氏體+殘余奧氏體+碳化物組織

 加熱1050~1100℃，保溫，油冷 ≥55HRC 

回火 加熱200~300℃，只溫2h，空冷 50~53HRC 消除殘余應力，獲得回火馬氏體+碳化物組織

固體滲硼 滲硼溫度950℃，保溫5h，油冷(滲硼劑：85%SiC+10%B4C+5%KBF4)。滲層0.022~0.030mm 1500HV0.1 表面形成高硬度的硼化物層而心部為淬火組織

⒍國產鉻13型模具鋼的應用：

1Cr13  適宜制造耐蝕條件下承載高負荷的透明和不透明的塑料模具

2Cr13  適宜制造耐蝕條件睛承載高負荷的透明和不透明的塑料模具

3Cr13  適宜制造耐蝕條件下耐磨性高、承載負荷高的透明和不透明的塑料模具

4Cr13  適宜制造耐蝕條件下耐磨性高、承載負荷高的透明和不透明的塑料模具