高硬度高韧性冷作工具钢--DC53板材圆钢

 DC53是日本大同特殊钢对SKD11进行改良的新型冷作模具钢，其技术规范载于日本工业标准（JIS）G4404。它克服了SKD11高温回火硬度和韧性不足的弱点，将在通用及精密模具领域全面取代SKD11的高强韧性通用冷作模具钢。

     在热处理适当的情况下强度、韧性都很优秀，高温回火硬度可达到62~63HRC。 DC53的韧性在冷作模具钢中较为**，用DC53制造的工具很少出现裂纹和开裂，大大提高了使用寿命。线切割加工后的残余应力，经高温回火减少了残余应力。因此，大型模具和要求精密之模具在线切割加工后的裂纹和变形得到抑制。

     实用特性:

     在线切割加工上之优

DC53用途

     1.冲裁模具、冷作成型模具、冷拉模具

     2.成型轧辊、冲头

     ●精密冲压模 。

     ●线切割加工的精密冲裁模及用途冲压模 。

     ●难加工材料的塑性变形用工具 。

     ●冷锻、深拉和搓丝用模 。

     其他

     ●高速冲裁冲头、不锈钢板冲头 。

     ●出厂状态:HB255

DC53化学成分

     碳 C ：1.00    硅 Si：0.91    锰 Mn：0.32    铬 Cr：8.00    钼 Mo：2.00    钒 V：0.28    磷 p：0.007

DC53力学性能

     硬度 ：退火,255～210HB,淬火,≥62HRC

DC53主要特性

    (1)被切削性，被研磨性良好。 被切削性，被研磨性皆比SKD11优秀，所以加工工具寿命较长，加工工时数较省。

    (2)在热处理上之优点 淬火硬化能比SKD11高，所以可改善真空热处理时硬度不足之缺陷。

    (3)在线切割加工上之优点 藉高温回火可减轻残留应力及消除残留沃斯田铁，能防止线切割加工产生龟裂、变形之困扰。

    (4)在表面硬化处理上之优点 表面硬化处理后表面硬度比SKD11高，因此可提高模具性能。

    (5)在修补焊接作业上之优点 由于预热及后热温度均比SKD11低，所以修补焊接作业较简便。 特点：通用冷作模具钢,高硬度,高韧性DC53模具钢

DC53基本性能

     DC53常规热处理条件下，残余奥氏体几乎全部分解，一般可省略深冷处理，在较强硬度下仍可保持较高的韧性。

DC53实验设计

     DC53经1040℃ 淬火和520～530℃高温回火后，硬度HRC可达62～63，是目前常用的冷作模具钢中高的，且切削性、磨削性较好，电加工变质层残余应力小，残余奥氏体较少，碳化物细小并分布均匀。

     因模具受力情况较复杂，有些模具工作零件需具备一些特殊的力学性能，若按标准的热处理工艺往往无法达到理想的工作性能要求，需通过热处理对硬度、韧性和耐磨性等基本特性作适当调整，以达到模具佳工作状态．淬火温度和回火温度则是热处理的主要工艺参数，本文着重研究DC53的回火特性。

     实验中，对DC53热处理规范略作一些变化，适当调整了淬火温度，回火温度取6档，即100℃ ，200℃ ，300℃ ，400℃ ，500℃ ，600℃。100℃回火选用101-2型干燥箱进行加热，其余采用SX-25-12型箱式电阻炉加热，每个回火温度取两个试样。

     硬度测试选用金属洛氏硬度试验，在常温下进行，采用HBRVU-187.5型布洛维光学硬度计。

     冲击试验采用10mm×10mm×55mm无缺口试样，在JB30B冲击试验机上进行，冲击能量为0.3 KN.m或0.15 KN.m。

结果分析

     ⒈硬度值

     对每个试样各取3个不同位置点测硬度，得出各回火温度下的硬度值，综合各试样的硬度值，DC53在100～500℃回火时，硬度值变化并不大；在400℃中温回火时硬度略高，标准热处理回火后的硬度峰值一般在520℃左右；在600℃ 高温回火后，硬度大幅下降，平均HRC硬度值仅为52．4，故回火温度不宜太高。

     ⒉冲击韧性

     回火后，磨去试样表面的氧化脱碳层，测出不同回火温度下各试样的冲击值，综合各试样的冲击值，DC53在200℃回火时，平均冲击值达到60 J/cm2以上．在500℃回火时，冲击韧性较差，表现出一定的高温回火性．600℃以上回火冲击韧性很好，但硬度大为下降，达不到使用要求．

     实验结果表明，DC53总体回火稳定性较好，在一定回火温度范围内，硬度和冲击值变化不大；在400～500℃回火时韧性大幅度下降，出现回火脆性现象；在600℃回火时，试样的韧性很高，冲击值达到85 J/cm2，但硬度大幅下降．在生产中，对于一些硬度、耐磨性要求不太高而韧性要求较高的冷作模具可采用高温回火；对硬度要求较高，同时又要具有较高韧性的冷作模具，宜采用200℃左右的低温回火．其他回火温度下的硬度和冲击值可采用合适的计算方法(如插值法、函数逼近等)预测，再用实验验证．淬火态试样中碳化物呈断续细带状分布，200℃回火后碳化物呈均匀分布，且组织内几乎不存在大块状碳化物，故韧性较好．从断口形貌看，200℃回火组织断口的解理台阶远少于淬火态试样，5000倍金相中的断口有一些小而浅的韧窝，显示其有一定的韧性．回火后，残余奥氏体转变较充分，碳化物细小并分布均匀，使韧性增加．

结论

     ⒈适当调整淬火温度后，DC53在200℃回火时硬度和冲击韧性都较高；在400～500℃ 回火时硬度较高，韧性大幅度下降；在600℃ 回火时冲击韧性很高，硬度显著下降．

     ⒉形状复杂的精密冲模、修整模、冷轧辊轮等工模具宜采用低温回火工艺，以使模具工作零件获得高硬度、高韧性、耐磨性好、强度高，可有效延长模具寿命，防止过度磨损、变形、开裂等早期失效现象．

     ⒊受冲击载荷较大的复杂模具可采用低淬高回工艺，以得到较高的冲击韧性，防止模具产生脆性断裂现象

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