ORVAR SUPREME
UDDEHOLM TOOLING
高寿命热作模具钢
UDDEHOLM TOOLING
高寿命热作模具钢
ORVAR SUPREME具有优异的各向同性，优良的耐热冲击和抗热疲劳性能，良好的高温强度和热处理尺寸稳定性，ORVAR SUPREME制作的模具可以减缓热龟裂的发生，提高模具寿命。
ORVAR SUPREME的特性
ORVAR SUPREME是一种铬、钼、钒合金工具钢，其特性如下：
优良的耐热冲击和抗热疲劳性能；良好的高温强度；各个方向上优异的韧性和延展性；良好的机加工性及抛光性；优良的淬透性；良好的热处理尺寸稳定性。
ORVAR SUPREME在经过特殊炼钢技术和严密质量控制后，钢材拥有高纯度和非常好的显微组织。与传统工艺冶炼的H13类相比，ORVAR SUPREME展现出更优异的各向同性。这对于模具的抵抗高的机械及热疲劳应力性能更具价值，如压铸模具、锻造模具及挤型模具等。在实际应用中ORVAR SUPREME制作的模具可选用高于普通H13类材料1~2HRC的硬度而不会牺牲韧性。高硬度可以减缓热龟裂的发生，提高模具寿命。
ORVAR SUPREME符合北美压铸协会（NADCA）#207-2003压铸模具用高级H13 钢标准。
ORVAR SUPREME的化学成分
ORVAR SUPREME的特性
ORVAR SUPREME是一种铬、钼、钒合金工具钢，其特性如下：
优良的耐热冲击和抗热疲劳性能；良好的高温强度；各个方向上优异的韧性和延展性；良好的机加工性及抛光性；优良的淬透性；良好的热处理尺寸稳定性。
ORVAR SUPREME在经过特殊炼钢技术和严密质量控制后，钢材拥有高纯度和非常好的显微组织。与传统工艺冶炼的H13类相比，ORVAR SUPREME展现出更优异的各向同性。这对于模具的抵抗高的机械及热疲劳应力性能更具价值，如压铸模具、锻造模具及挤型模具等。在实际应用中ORVAR SUPREME制作的模具可选用高于普通H13类材料1~2HRC的硬度而不会牺牲韧性。高硬度可以减缓热龟裂的发生，提高模具寿命。
ORVAR SUPREME符合北美压铸协会（NADCA）#207-2003压铸模具用高级H13 钢标准。
ORVAR SUPREME的化学成分
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化学成分%
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C
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Si
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Mn
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Cr
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Mo
|
V
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0.39
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1.00
|
0.40
|
5.20
|
1.40
|
0.90
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标准对照
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AISI H13, WNr. 1.2344,SKD 61
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出厂状态
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软性退火，硬度约180HB
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ORVAR SUPREME的应用
压铸模具
压铸模具
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部件
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锡铅锌合金HRC
|
铝镁合金HRC
|
|
压铸模具
|
46~50
|
42~48
|
|
镶块，型心
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46~52
|
44~48
|
|
浇口
|
48~52
|
46~48
|
|
喷嘴
|
35~42
|
42~48
|
|
顶针（氮化）
|
46~50
|
46~50
|
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柱塞，套筒（通常进行氮化）
|
42~46
|
42~48
|
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奥氏体化温度
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1020~1030℃
|
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挤压模具
|
部件
|
镁合金HRC
|
铜合金HRC
|
不锈钢HRC
|
|
模仁
|
44~50
|
43~47
|
44~50
|
|
模托，衬垫，衬套，顶
杆，承块 |
41~50
|
40~48
|
40~48
|
|
奥氏体化温度
|
1020~1030℃
|
1040~1050℃
|
|
热锻模具
|
被加工材料
|
奥氏体化温度
|
使用硬度HRC
|
|
铝镁合金
|
1020~1030℃
|
44~52
|
|
铜合金
|
1040~1050℃
|
44~52
|
|
钢铁
|
1040~1050℃
|
40~50
|
塑胶模具
|
部件
|
奥氏体化及回火温度
|
HRC
|
|
注塑模，压缩/传递模
|
奥氏体化温度1020-1030℃
回火温度250℃ |
50~52
|
其它应用
|
应用
|
奥氏体化及回火温度
|
HRC
|
|
冷冲切，剪切
|
奥氏体化 1020~1030℃
回火250℃ |
50~52 |
|
热剪切
|
奥氏体化1020~1030℃
回火250℃ 回火575~600℃ |
50~52 45~50 |
|
模具套环（如：用于紧固金属模）
|
奥氏体化1020~1030℃
回火575-600℃ |
45~50
|
|
耐磨部件
|
奥氏体化1020～1030℃
回火575℃氮化 |
芯部50~52
表面~1000HV1 |
ORVAR SUPREME的性能
所有试样均从407×127mm 厚板中心取样，除非另有说明，所有试样在1025 ℃ 淬火保温30 分钟，空冷后在610 ℃ 回火2 次每次2 小时，硬度达到HRC45 ±1。
物理性能
调质至44~46 HRC.
所有试样均从407×127mm 厚板中心取样，除非另有说明，所有试样在1025 ℃ 淬火保温30 分钟，空冷后在610 ℃ 回火2 次每次2 小时，硬度达到HRC45 ±1。
物理性能
调质至44~46 HRC.
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温度(℃)
|
20
|
400
|
600
|
|
密度(Kg/m3)
|
7800
|
7700
|
7600
|
|
弹性系数(N/mm2)
|
210000
|
180000
|
140000
|
|
热膨胀系数(20℃起/℃)
|
---
|
12.6×10-6
|
13.2×10-6
|
|
热传导系数(W/m℃)
|
25
|
29
|
30
|
机械性能
室温抗拉强度
室温抗拉强度
|
硬度
|
52HRC
|
45HRC
|
|
抗拉强度,Rm
|
1820MPa
|
1420MPa
|
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屈服强度,Rp0.2
|
1520MPa
|
1280MPa
|
高温强度
高温保温时间对硬度的影响
温度对冲击能量的影响
高温保温时间对硬度的影响
温度对冲击能量的影响
ORVAR SUPREME的热处理
软性退火
将钢材于保护气氛中加热至850℃，均热后，于炉中以每小时10℃的速度， 冷却至650℃后空冷。
软性退火
将钢材于保护气氛中加热至850℃，均热后，于炉中以每小时10℃的速度， 冷却至650℃后空冷。
去应力回火
模具经粗加工后，加热到650℃，保温2小时，缓慢冷却至500℃，然后空冷。
模具经粗加工后，加热到650℃，保温2小时，缓慢冷却至500℃，然后空冷。
淬火
预热温度：600-850℃通常分为两阶段预热
奥氏体化温度：1020-1050℃，通常1020-1030℃
预热温度：600-850℃通常分为两阶段预热
奥氏体化温度：1020-1050℃，通常1020-1030℃
|
温度/°C
|
保温时间/分钟
|
回火前硬度/HRC
|
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1025
|
30
|
53±2
|
|
1050
|
15
|
54±2
|
保温时间＝钢材在淬火温度下完全热透所需要的时间。钢材在淬火过程中必须加以保护避免氧化及脱碳。
淬火介质
高速气体/循环气氛。
真空（足够正压力的高速气体），可采用分
级淬火来控制变形或淬火裂纹。
在450-550℃的盐浴炉或流动粒子炉中分
级淬火，然后空冷。
在约180-220℃的盐浴炉或流动粒子炉中
分级淬火，然后空冷。
温油。
注意1：当钢材温度冷至50-70℃时，应立即回火。
注意2：为了要使模具获得最佳的性能，淬冷速度应越快
越好，但是不能因此造成过度严重的变形或开裂。
高速气体/循环气氛。
真空（足够正压力的高速气体），可采用分
级淬火来控制变形或淬火裂纹。
在450-550℃的盐浴炉或流动粒子炉中分
级淬火，然后空冷。
在约180-220℃的盐浴炉或流动粒子炉中
分级淬火，然后空冷。
温油。
注意1：当钢材温度冷至50-70℃时，应立即回火。
注意2：为了要使模具获得最佳的性能，淬冷速度应越快
越好，但是不能因此造成过度严重的变形或开裂。
ORVAR SUPREME的硬度、晶粒度及残余奥氏体和奥氏体化温度间的关系
回火
参照ORVAR SUPREME的回火曲线图，根据所需硬度选择适当的回火温度。 回火至少两次， 每次回火后必须冷却至室温。最低的回火温度为250℃，每次回火需保温至少两小时，应避免在425-550℃之间回火(如下图所示)， 以避免回火脆性。
参照ORVAR SUPREME的回火曲线图，根据所需硬度选择适当的回火温度。 回火至少两次， 每次回火后必须冷却至室温。最低的回火温度为250℃，每次回火需保温至少两小时，应避免在425-550℃之间回火(如下图所示)， 以避免回火脆性。
ORVAR SUPREME的不同回火温度下的近似冲击能量
不推荐在 425–550°C间回火以免导致韧性降低。
不推荐在 425–550°C间回火以免导致韧性降低。
ORVAR SUPREME的CCT 曲线图
奥氏体化温度1025°C. 保温 30 分钟
奥氏体化温度1025°C. 保温 30 分钟
ORVAR SUPREME在淬火过程中的尺寸变化
样品尺寸: 100 x 100 x 25 mm.
样品尺寸: 100 x 100 x 25 mm.
|
宽度%
|
长度%
|
厚度%
|
|
|
从1020°C油淬 Min.
Max. |
0.08
-0.15 |
-0.06
-0.16 |
±0
+0.03 |
|
自1020°C气淬Min.
Max. |
-0.02
+0.03 |
-0.05
+0.02 |
±0
+0.05 |
|
自1020°C真空淬火Min.
Max. |
+0.01
+0.02 |
-0.02
-0.04 |
+0.08
+0.12 |
回火过程尺寸变化
注意: 淬火+回火过程中尺寸的变化是上述两者的叠加。
注意: 淬火+回火过程中尺寸的变化是上述两者的叠加。
ORVAR SUPREME的机加工参数推荐
以下切削参数仅供加工参考，应根据实际情况进行调整。
材料状态：软性退火~180HB
以下切削参数仅供加工参考，应根据实际情况进行调整。
材料状态：软性退火~180HB
ORVAR SUPREME的表面处理
氮化及软氮化
氮化及软氮化处理产生的高硬度表层有很好的耐磨性和抗侵蚀性。但是，由于其韧性相对较差，在机械应力和热应力的冲击易产生裂痕或剥离，而且这种风险随着氮化层厚度的增加而增加。在氮化前，钢材必须进行硬化，且回火温度必须高于氮化温度25-50℃。
在510℃氨气中氮化、或在480℃的75%氢气和25%氮气的混合气氛中离子氮化，都能得到约1100HV0.2的表层硬度。一般推荐离子氮化，因为其氮势容易控制， 特别是离子氮化能避免产生“氮化白层”，从而满足热作模应用要要求。当然，如果气体氮化控制得当，同样能获得满意的效果。
ORVAR SUPREME既能在气体中也能在盐浴中进行软氮化，表面硬度能达到900~1000H V0.2
氮化层深度
氮化及软氮化
氮化及软氮化处理产生的高硬度表层有很好的耐磨性和抗侵蚀性。但是，由于其韧性相对较差，在机械应力和热应力的冲击易产生裂痕或剥离，而且这种风险随着氮化层厚度的增加而增加。在氮化前，钢材必须进行硬化，且回火温度必须高于氮化温度25-50℃。
在510℃氨气中氮化、或在480℃的75%氢气和25%氮气的混合气氛中离子氮化，都能得到约1100HV0.2的表层硬度。一般推荐离子氮化，因为其氮势容易控制， 特别是离子氮化能避免产生“氮化白层”，从而满足热作模应用要要求。当然，如果气体氮化控制得当，同样能获得满意的效果。
ORVAR SUPREME既能在气体中也能在盐浴中进行软氮化，表面硬度能达到900~1000H V0.2
氮化层深度
|
工艺
|
时间h
|
深度*mm
|
|
气体氮化510°C
|
10~30
|
0.12~0.20
|
|
离子氮化480°C
|
10~30
|
0.12~0.18
|
|
软氮化
580°C气体软氮化 580°C盐浴软氮化 |
2.5~30
|
0.11 0.06 |
* 氮化层深度=氮化层硬度高于基体硬度50HV0.2处距表面的距离
建议热作钢氮化总深度不超过0.3mm。ORVAR SUPREME也可以在软性退火状态进行氮化，但表面硬度和氮化深度将降低。
硬铬镀层
镀铬后,模具必须在180℃温度下回火4小时,以避免产生氢脆。
建议热作钢氮化总深度不超过0.3mm。ORVAR SUPREME也可以在软性退火状态进行氮化，但表面硬度和氮化深度将降低。
硬铬镀层
镀铬后,模具必须在180℃温度下回火4小时,以避免产生氢脆。
ORVAR SUPREME的电火花加工
如果钢材在淬火及回火后的状态下进行放电处理，应对电火花加工表面应进行研磨或抛光以去除电加工白层，然后以低于回火温度25℃的温度再回火一次。
如果钢材在淬火及回火后的状态下进行放电处理，应对电火花加工表面应进行研磨或抛光以去除电加工白层，然后以低于回火温度25℃的温度再回火一次。
ORVAR SUPREME的焊补
进行适当的预热、对焊补处进行正确的预处理、焊补时应选择适当的焊条并采用合适的焊补工艺，工具钢能得到满意的焊补结果。以下总结了补焊最重要的参数。
进行适当的预热、对焊补处进行正确的预处理、焊补时应选择适当的焊条并采用合适的焊补工艺，工具钢能得到满意的焊补结果。以下总结了补焊最重要的参数。
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焊补方法
|
TIG
|
MMA
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预热温度1
|
325 - 375ºC
|
325 - 375ºC
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填料
|
QRO 90 TIG-WELD
DIEVAR TIG-WELD |
QRO 90WELD |
|
最高层间温度2
|
475°C
|
475°C
|
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冷却速度
|
最初2~3小时内冷速为20 -40ºC/h，然后空冷。
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|
焊后硬度
|
50~55HRC
|
50~55HRC
|
|
焊后热处理
|
||
|
淬硬态
|
低于原回火温度25℃回火
|
|
|
退火态
|
在保护气氛中850℃软化退火。以10℃/小时炉冷至650℃，然后空冷。
|
|
注：1 为避免焊接裂纹，必须保证整个模具在预热过程中热透且整个焊补过程必须保持该预热温度；
2 对模具进行多层多道焊时,当焊接后道焊缝时,前道焊缝的最低温度,称为层间温度。若超出该温度，模具就会出现变形或在焊接区域出现软区的风险。
2 对模具进行多层多道焊时,当焊接后道焊缝时,前道焊缝的最低温度,称为层间温度。若超出该温度，模具就会出现变形或在焊接区域出现软区的风险。
ORVAR SUPREME的抛光性
ORVAR SUPREME在调质处理后表现出优良的抛光性能,在研磨后可使用氧化铝或钻石膏进行抛光。
ORVAR SUPREME的典型抛光工序
1使用砂轮或油石粗磨至180-320#.
2用砂纸或抛光粉精磨至400-800#.
3使用软木或纤维作为抛光工具,配合15μm的钻石膏继续抛光
4使用软木或纤维作为抛光工具,配合8,6,3μm的钻石膏继续抛光
5当模具表面质量要求非常高时,使用纤维抛光垫配合1μm钻石膏进行最终抛光。
ORVAR SUPREME在调质处理后表现出优良的抛光性能,在研磨后可使用氧化铝或钻石膏进行抛光。
ORVAR SUPREME的典型抛光工序
1使用砂轮或油石粗磨至180-320#.
2用砂纸或抛光粉精磨至400-800#.
3使用软木或纤维作为抛光工具,配合15μm的钻石膏继续抛光
4使用软木或纤维作为抛光工具,配合8,6,3μm的钻石膏继续抛光
5当模具表面质量要求非常高时,使用纤维抛光垫配合1μm钻石膏进行最终抛光。
ORVAR SUPREME的光蚀刻花
ORVAR SUPREME的组织特别适合光蚀刻花。其组织均匀、细小及含硫量低，确保其经过光蚀刻花处理后的优异效果
ORVAR SUPREME的组织特别适合光蚀刻花。其组织均匀、细小及含硫量低，确保其经过光蚀刻花处理后的优异效果