ASTM P20模具钢

ASTM P20模具钢，是一种多用途的低合金工具钢。它以适度的强度水平和良好的韧性而著称。以下是对ASTM P20材料的详细介绍：

基本特性

• 化学成分：ASTM P20模具钢的典型化学成分包括碳(C) 0.33%，锰(Mn) 0.80%，硅(Si) 0.65%，铬(Cr) 1.75%，钼(Mo) 0.40%。

• 性能特点：这种钢通常用于塑料注射模具型腔和工具，以及锌压铸模具。ASTM P20通常以预硬化状态出售，硬度约为300 HBW。

物理性能

• 密度：0.284 lb/in³ (7861 kg/m³)

• 比重度：7.86

• 弹性模量：30x10⁶ psi (207 GPa)

• 热导率：24 BTU/hr/ft/°F (41.5 W/m/°K)

加工性能

• 可加工性：相当于1%碳钢的60-65%

热处理指南

• 应力消除：由于P20以预硬化状态出售，因此不需要进行硬化热处理。在机械加工后和在服务期间，可以通过加热至900°F (482°C)进行热应力消除，保温时间按每英寸(25.4mm)厚度一小时计算，然后在空气中冷却至环境温度。

• 硬化：

  • 临界温度：Ac1 1405°F (763°C)

  • 预热：以不超过400°F/小时 (222°C/小时)的速率加热至1150-1250°F (621-677°C)并均衡。

  • 奥氏体化：从预热温度迅速加热至1550°F (843°C)。对于每英寸(25.4 mm)的厚度，保温30分钟，每增加一英寸增加15分钟。

• 淬火：使用加压气体或中断油冷至150-125°F (66-51°C)。对于油淬，直到约900°F (482°C)变为黑色，然后在静止空气中冷却至150-125°F (66-51°C)。

• 回火：淬火后立即进行回火。保持温度为每英寸(25.4 mm)厚度1小时，最少2小时，然后在空气中冷却至环境温度。回火温度和硬度如下：

  • 400°F (204°C)：48-49 HRC

  • 600°F (316°C)：46-47 HRC

  • 800°F (427°C)：43-44 HRC

  • 1000°F (538°C)：39-40 HRC

  • 1100°F (593°C)：33-34 HRC

  • 1150°F (621°C)：30-31 HRC

• 退火：以不超过400°F/小时 (222°C/小时)的速率加热至1450°F (788°C)，保持温度为最大厚度每英寸(25.4mm)1小时；最少2小时。然后以不超过50°F/小时 (28°C/小时)的速率随炉冷至1150°F (621°C)。继续在炉内或空气中冷却至环境温度。

热膨胀系数

• 在不同温度范围内，ASTM P20的热膨胀系数如下：

  • 70-200°F (21-93°C)：6.7 in/in·°Fx10⁻⁶ 或 12.0 mm/mm·°Cx10⁻⁶

  • 70-500°F (21-260°C)：7.2 in/in·°Fx10⁻⁶ 或 12.9 mm/mm·°Cx10⁻⁶

  • 70-1000°F (21-538°C)：7.6 in/in·°Fx10⁻⁶ 或 13.7 mm/mm·°Cx10⁻⁶

总结

ASTM P20模具钢因其良好的韧性和适度的强度，在塑料模具制造和锌压铸模具中被广泛采用。它的预硬化特性减少了后处理的需要，使得制造过程更为高效。此外，该材料的热处理响应使其能够满足各种性能要求，包括硬度和韧性的平衡。