30CrMnSiNi2A钢是一种预硬型塑料模具钢，属超高强度合金结构钢，淬透性较高韧性较好。30CrMnSiNi2A钢油淬低温回火（250~300℃）后的强度高于1700MPa，等温淬火可在180~220℃和270~290℃两个温度范围内进行。为了保证较高的屈服强度，以及为了最大限度地提高塑性和韧性，钢在等温淬火后应在高于残留奥氏体的分解温度而且尽可能接近回火脆性下降的温度回火，这样可以保证30CrMnSiNi2A钢有较高的断裂韧度和低的疲劳裂纹扩展速率。上海隆继集团有限公司推荐30CrMnSiNi2A钢用于制造要求强度高、韧性好的大、中型塑料模具。如果模具的工作条件要求比较高，可以选用同系列的高性价比模具钢---日本大同模具钢PX4、PAC5000、NAK80、NAK55、PD613、NAK-PRM、NAK101或瑞典Uddeholm钢厂的IMPAX HH、NIMAX、CALMAX、CORRAX、UNIMAX等。
30CrMnSiNi2A钢的化学成分：
化学成分见表1。
表1 30CrMnSiNi2A钢化学成分（质量分数，%）
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C |
Si |
Mn |
Cr |
Ni |
Cu |
P |
S |
|
0.26~0.33 |
0.90~1.20 |
1.00~1.30 |
0.90~1.20 |
1.40~1.80 |
≤0.20 |
≤0.030 |
≤0.030 |
30CrMnSiNi2A钢的临界点：
Ac1≈705℃，Ac3≈815℃，Ms≈314℃。
30CrMnSiNi2A钢的热加工：
锻造工艺规范见表2。
表2 30CrMnSiNi2A钢锻造工艺规范
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加热温度/℃ |
始锻温度/℃ |
终锻温度/℃ |
冷却方式 |
|
1140~1180 |
1120~1180 |
≥850 |
缓冷 |
30CrMnSiNi2A钢的预备热处理
⑴、退火：加热温度650~680℃，炉冷,硬度≤255HBS.
⑵、正火：加热温度为900~920℃，空冷。
⑶、高温回火：加热温度为650~680℃，空冷，硬度≤255HBS
30CrMnSiNi2A钢的淬火及回火
⑴、淬火加热温度为880~900℃，油冷，硬度为≥50HRC。回火加热温度为240~330℃，空冷或油冷，硬度为≥45 HRC。
⑵、等温淬火加热温度为900℃，180~220℃等温淬火，硬度为47~48HRC。回火温度为250 ~300℃，空冷，硬度为≥45 HRC。
⑶、奥氏体晶粒长大倾向。淬火温度与奥氏体晶粒度级别的关系见表3。
表3 30CrMnSiNi2A钢淬火温度与奥氏体晶粒度级别关系
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加热温度/℃ |
850 |
900 |
950 |
1000 |
1050 |
1100 |
1150 |
1200 |
|
晶粒度级别/级 |
10 |
9~10 |
8~10 |
8 |
7~8 |
6~8 |
6~7 |
6 |
30CrMnSiNi2A钢的力学性能：
不同温度回火后的断裂韧度见表4。
表4 30CrMnSiNi2A钢不同温度回火后的断裂韧度
|
回火温度(℃) |
200 |
260 |
280 |
300 |
320 |
340 |
360 |
400 |
|
σ0.2(MPa) |
1640 |
1670 |
1680 |
1620 |
1640 |
1610 |
1570 |
1410 |
|
KIc(MPa•m1/2) |
687 |
700 |
664 |
667 |
609 |
555 |
567 |
564 |
注：900℃油淬。
表5、表6分别为不同温度等温淬火、不同温度回火后30CrMnSiNi2A钢的力学性能。
表5 30CrMnSiNi2A钢不同温度等温淬火后的力学性能
|
等温温度(℃) |
硬度(HRC) |
σb(MPa) |
σ0.2(MPa) |
δ5(%) |
ψ(%) |
αk(J/cm2) |
|
油淬 |
48 |
1740 |
1500 |
13 |
48.5 |
80 |
|
180 |
48 |
1660 |
1300 |
13 |
51 |
84 |
|
210 |
48 |
1640 |
1320 |
14 |
50 |
95 |
|
270 |
47.5 |
1650 |
1315 |
14 |
52 |
92 |
|
300 |
47 |
1660 |
1200 |
14 |
51 |
105 |
注：900℃等温淬火60min。
表6 30CrMnSiNi2A钢不同温度回火后的力学性能
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回火温度(℃) |
σb(MPa) |
σs(MPa) |
δ5(%) |
ψ(%) |
αk(J/cm2) |
|
150 |
1800 |
1490 |
12 |
46 |
76 |
|
200 |
1780 |
1450 |
13 |
47 |
81 |
|
250 |
1770 |
1430 |
14 |
49 |
82 |
|
300 |
1690 |
1420 |
14.5 |
50 |
78.5 |
|
350 |
1605 |
1400 |
14.5 |
50.5 |
62 |
|
400 |
1490 |
1310 |
14.5 |
51 |
57 |
|
450 |
1370 |
1200 |
14.5 |
52 |
52 |
|
500 |
1210 |
1070 |
15 |
53 |
47 |
|
550 |
1105 |
950 |
17 |
58 |
47 |
|
600 |
1005 |
860 |
20 |
63 |
70 |
注：900℃油淬，回火2h。