铝合金压铸模具钢Y10
Y10 模具钢(4Cr5Mo2MnVSi)是专为铝合金压铸模具而研制的。与3 Cr2W8V
钢相比，它具有抗冷热疲劳性能好、热处理变形小、抗铝溶损性能好等优点。
2.2.1 化学成分（wt%）
|
元素 |
C |
Cr |
Mn |
Mo |
V |
Si |
Ni |
Cu |
S |
P |
|
含量 |
0.36 |
4.87 |
0.93 |
2.03 |
1.10 |
1.23 |
0.07 |
0.07 |
0.009 |
0.025 |
2.2.2 物理性能
a.临界点 Ac1=815℃ Ac3=893℃ Ms=271℃
2.2.3 室温性能
2.2.3.1 硬度：
|
回火温度(℃) |
450 |
500 |
550 |
600 |
620 |
640 |
680 |
|
硬度 |
|
|
|
|
|
|
|
|
HRC |
56 |
56~59 |
53.5~55 |
47~48.5 |
40~43 |
31.5~34 |
29~30.5 |
2.2.3.2 拉伸：
|
σb (MPa) |
σs (MPa) |
δ (%) |
ψ (%) |
|
1724.1 |
1562.7 |
5.4 |
20.88 |
2.2.3.3 冲击韧性： 15.6 J/cm2
2.2.3.4 断裂韧性 KIC：试样尺寸10×20×100mm
58.36 MN/m3/2
2.2.4 高温性能
2.2.4.1 ***化性能：
700℃
|
时间 (h) |
2 |
5 |
15 |
25 |
35 |
45 |
55 |
65 |
80 |
100 |
|
氧化增重 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(g/m2) |
0.3 |
0.3 |
0.5 |
0.8 |
1.3 |
1.8 |
2.3 |
2.8 |
3.7 |
5.0 |
750℃
|
时间 (h) |
2 |
5 |
8 |
11 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
|
氧化增重 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(g/m2) |
0.9 |
1.9 |
3.6 |
4.9 |
6.0 |
7.6 |
9.0 |
10.2 |
11.3 |
12.4 |
14.4 |
16.3 |
800℃
|
时间 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(h) |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
24 |
|
氧化 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
增重 (g/m2) |
5.5 |
17.7 |
31.5 |
52.7 |
77.5 |
102.3 |
128.7 |
159.3 |
187 |
215.5 |
249.2 |
274.9 |
850℃
|
时间 (h) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
氧化增重 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(g/m2) |
8.5 |
21.6 |
44.3 |
73.5 |
102.1 |
135.9 |
168.8 |
204.6 |
240.1 |
274.6 |
1000℃
|
时间 (h) |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
氧化增重 (g/m2) |
88.1 |
195.8 |
270.7 |
323.3 |
2.2.4.2 热稳定性能：
640℃
|
时间 (h) |
0 |
2 |
4 |
8 |
11 |
17 |
|
硬度HRC |
44.6 |
36.7 |
33.9 |
31.2 |
29.7 |
28.6 |
660℃
|
时间 (h) |
0 |
1 |
2 |
3 |
5 |
9 |
12 |
|
硬度HRC |
45.5 |
36.4 |
33.0 |
31.2 |
28.9 |
28.5 |
28.3 |
680℃
|
时间 (h) |
0 |
0.5 |
1 |
1.5 |
2 |
3 |
4 |
|
硬度HRC |
45.5 |
34.4 |
32.0 |
31.4 |
29.7 |
29.4 |
28.3 |
700℃
|
时间 (h) |
0 |
0.5 |
1 |
1.5 |
2 |
3 |
|
硬度HRC |
44.2 |
30.7 |
30.2 |
28.6 |
28.5 |
27.4 |
2.2.4.3 高温硬度：
|
温度 (℃) |
300 |
450 |
600 |
650 |
700 |
750 |
|
硬度HRC |
406.3 |
387.0 |
354.0 |
313.7 |
245.7 |
185.7 |
2.2.4.4 高温拉伸：
|
性能 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
σb (MPa) |
σs (MPa) |
δ (%) |
ψ (%) |
|||||||
|
300 |
1318.6 |
1122.3 |
10.8 |
48.2 |
|||||||
|
600 |
803.3 |
716.1 |
25.7 |
78.3 |
|||||||
|
650 |
527.0 |
469.8 |
268.0 |
87.3 |
|||||||
|
700 |
274.4 |
224.3 |
41.0 |
95.3 |
2.2.4.5 高温冲击：
|
温度 (℃) |
300 |
600 |
650 |
700 |
|
α (J/cm2) |
31.3 |
48.7 |
52.1 |
60.5 |
2.2.4.6 热疲劳：
|
裂纹 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
大小 |
1 级 |
2 级 |
3 级 |
4 级 |
5 级 |
6 级 |
7 级 |
7.5 级 |
8.5 级 |
9.5 级 |
|
10 级 |
||||
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
(mm) |
0.003 |
0.004 |
0.005 |
0.008 |
0.01 |
0.012 |
0.015 |
0.018 |
0.02 |
0.025 |
|
≥0.03 |
||||
|
密度 |
3 级 |
4 级 |
5 级 |
|
6 级 |
7 级 |
8 级 |
|
9 级 |
10 级 |
||||||
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
(mm) |
0.05 |
0.075 |
0.10 |
|
0.12 |
0.15 |
0.20 |
|
0.25 |
0.30 |
||||||
|
网状 程度 |
|
|
按lars-Akenorstroem 图谱 |
|
|
|||||||||||
|
|
横向裂纹宽 度级别 |
裂纹密度 级别 |
网状程度 级别 |
主裂纹宽 度级别 |
纵向裂纹宽度级别 |
总的热疲劳平 均级别 |
|||||||||||
|
150↔650 (1000N) |
2.33 |
3.5 |
3.5 |
3 |
|
2.47 |
|||||||||||
|
150↔750 (1000N) |
5 |
3.55 |
4.5 |
7.5 |
5.33 |
5.55 |
|||||||||||
|
4.33 |
4.6 |
7.5 |
5 |
5.67 |
5.42 |
2.2.4.7 热磨损：
|
热磨损温度 (℃) |
润滑方法 |
|
|
磨损次数和失重值 (mg) |
|
||
|
300 次 |
600 次 |
900 次 |
1200 次 |
1500 次 |
2500 次 |
||
|
850~950 |
32# 内燃机油 |
0.47 |
0.6 |
0.93 |
1.03 |
1.17 |
1.42 |
2.2.4.8 热熔损
试样尺寸：ϕ36×4.6mm，加热介质：ZL 102 铝，保温4 小时。
|
热熔损温度 (℃) |
工况 |
失重值 (g/dm2) |
|
620℃×4 小时 |
试样500℃烘烤30’入铝液试样旋转速度9 转/分（同轴心转） |
3.0839 |
|
680℃×4 小时 |
试样未经烘烤直接入铝液试样旋转线速度2.26 米/分 |
10.7 |
|
680℃×3 小时 +714℃×1 小时 |
试样500℃烘烤30’入铝液试样旋转线速度2.26 米/分 |
46.5 |
2.2.4.9 热处理变形性：采用U.S．N***Y C 型试样，名义尺寸为A=Φ60mm，B=Φ35mm，C=12.7mm，D=6mm，
按推荐热处理规范处理，测量处理前后各部位变形量，如表所示：
|
钢种 |
|
各部位变形量(mm) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
部位A |
部位B |
部位C |
部位D |
|
SRIM Y10 |
+0.046 |
+0.023 |
+0.009 |
+0.061 |
|
3Cr2W8V |
+0.053 |
+0.087 |
+0.031 |
+0.319 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
图2.1 U．S．N***Y C型试样示意图
2.2.5 工艺性能
锻造温度范围1100～850℃，锻后坑冷或砂冷。
经850℃退火后，HB 170～235。淬火温度1000～1060℃，回火温度550～630℃，
回火后硬度HRC 42~50。
Y10 模具钢的锻造、切削、热处理等工艺性能良好。
2.2.6 应用实例：
|
压铸模名称 |
原3Cr2W8V 模具寿命 （万次） |
Y10 模具寿命 （万次） |
|
汽车变速箱上盖模 |
3~5 |
22 |
|
71-4P 电机端盖模 |
3 |
38 |
|
120 照相机盒模 |
5 |
30 |