模具用钢P20与40Cr
　　P20塑料模具钢(亦是一种预硬塑胶模具钢)
　　中国号：3Cr2Mo(3Cr2Mo是我国自行研制的用塑料模具钢)
　　美国号：P20
　　标准：AISI-p20 GS-2311 ASSAB-618
　　颜色识别：褐与白
　　P20钢材是一种模具焊材的型号，早的是P20，紧接着P20H，P20Ni相继问世。 P20钢材适用于制作塑料模和压铸低熔点金属的模具材料。此钢的纯度高，具有良好的可切削性及镜面研磨性能，制成工模具精度高，永不变形，较高的坚韧性。。
　　特性及适用范围：热作模具钢，是引进美国的 P20中碳 Cr-Mo系塑料模具钢。适用于制作塑料模和压铸低熔点金属的模具材料。此钢具有良好的可切削性及镜面研磨性能。
　　化学成分

C	Mn	Cr	Mo	S
0.38	1.30	1.85	0.40	0.008

　　P20特征
　　● 硬度均匀，具有良好的抛光性能及光蚀刻花性能，加工性能佳。
　　● 真空脱气精炼处理钢质纯净，适合要求抛光或蚀纹加工塑胶模。
　　● 预硬状态供货，无需再热处理可直接用于模具加工，缩短工期。
　　● 经锻轧制加工，组织致密，100%超声波检验，无气孔，针眼缺陷。
　　使用方法
　　P20钢材已预先硬化处理至285～330HB(30～36HRC)，与瑞典618德国GS-2311状态相当，可直接用于制模加工，并具有尺寸稳定性好的特点，预硬钢材才可满足一般用途需求，模具寿命可达50W模次。
　　此种钢一般不适宜热处理，但是可以氮化处理，此钢种的硬度差距也很大，由280HRC～400 视乎那间钢厂的标准，由于已作预硬处理，机械切削也不太困难，所以很合适做一些中下价模具的镶件，有些生产大批量的模具模架也采用此钢材(有些客户指定要用此钢作模架)，好处是硬度比中炭钢高，变形也比中炭钢稳定。
　　P20出厂硬度
　　预硬29～33HRC
　　●热处理规范及金相组织：
　　加硬处理： 为提高模具寿命达到80万模次以上，可对预硬钢实施淬火加低温回火的加硬方式来实现。淬火时先在500～600℃预热2～4小时，然后在850～880℃保温一定时间(至少2小时)，放入油中冷却至50～100℃出油空冷，淬火后硬度可达50～52HRC，为防止开裂应立即进行200℃低温回火处理，回火后，硬度可保持48HRC以上。
　　氮化处理
　　氮化处理可得到高硬度表层组织，氮化后的表层硬度达到650～700HV
　　(57～60HRC)模具寿命可达到100万次以上，氮化层具有组织致密，光滑特点，模具的脱模性及抗湿空气及碱液腐蚀性能提高。
　　力学性能：
　　圆钢球化退火至硬度≤235HB
　　40Cr
　　材料名称：合金调质结构钢(中碳调质钢)
　　号：40Cr
　　标准：GB/T 3077-1988
　　化学成分

C	Si	Mn	Cr	Ni	P	S	Cu
0.37～0.45	0.17～0.37	0.50～0.80	0.80～1.10	≤0.030	≤0.035	≤0.035	≤0.030

　　力学性能
　　抗拉强度 σb (MPa)：≥980(100)
　　屈服强度 σs (MPa)：≥785(80)
　　伸长率 δ5 (%)：≥9
　　断面收缩率 ψ (%)：≥45
　　冲击功 Akv (J)：≥47
　　冲击韧性值 αkv (J/cm2)：≥59(6)
　　硬度 ：≤207HB
　　试样尺寸：试样毛坯尺寸为25mm
　　物理性能
　　密度：7.82g/cm2
　　弹性模量和切变模量

弹性模量E(20℃)	/MPa	200000～211700
切变模量G(20℃)		80800

　　40Cr钢的线(膨)胀系数

温度/℃	20～200	20～300	20～400	20～500	20～600	20～700	备注
线（膨）胀系数/-1C	(11.9～12.0) ×10-6	(13.3～13.4)×10-6	(14.3～14.4)×10-6	(15.0～15.1)×10-6	(15.3～15.4)×10-6	(15.4～15.5)×10-6	1 2

　　1 用钢成分(%)：0.37C，0.30Si，0.66Mn，0.95Cr，0.18Ni，0.016P，0.028S;
　　2 用钢成分(%)：0.42C，0.29Si，0.69Mn，0.87Cr，0.14Ni，0.010P，0.013S。
　　40Cr钢的热导率

温度/℃	100	200	300	400	500	600
热导率λ/W·（m·K）-1	32.6	30.9	29.3	28.0	26.7	25.5

　　40Cr钢的热处理工艺

项目	退火	正火	高温回火	淬火	回火	氰化	回火
温度/℃	825～845	850～880	680～700	830～860	400～600	830～850	140～200
冷却	炉内	空气	炉冷至600℃空冷	油	油或水	直接油淬	空气
硬度（HB）	≤207	≤250	≤207		按需要		HRC≥48

　　40Cr表面淬火硬度为HRC52～60，火焰淬火能达到HRC48～55。
　　氮化处理
　　40Cr属于可氮化钢，其所含元素有利于氮化。40Cr经氮化处理后可获得较高的表面硬度，40Cr调质后氮化处理硬度高能达到HRA72～78，即HRC43～55。
　　特性及适用范围：
　　是一种常用的合金调质结构钢，与40号钢相比，抗拉强度、屈服强度及淬透性均高，但焊接性有限，有形成裂纹的倾向。用于较重要的调质零件，如交变负荷下工作的零件、中等转速和中等负荷的零件。表面淬火后可作负荷和及耐磨性较高、而无很大冲击的零件，如齿轮、套筒、轴、曲轴、销子。
　　40Cr可加工性好，价廉，热处理后具有较高的强度和韧性，但淬透性较差，用于生产批量小，模具截面积不大，尺寸精度及表面粗糙度要求不高的塑料成形模具或模架，亦可以生产小型、复杂的塑料模具。
　　塑料模具钢主要要求在200℃时具有足够的强度和韧性，并具有较高的耐磨性和耐蚀性。
　　P20经过淡化处理后硬度可达到：57～60HRC
　　40Cr经过淡化处理后硬度可达到：HRC43～55
　　40Cr钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→调质→机械精加工→修整、抛光→装配。
　　3Cr2Mo(P20)钢，对于直接使用棒料加工的，因供货状态已进行了预硬化处理，可直接加工成形后抛光、装配。对于要改锻成坯料后再加工成形的，其工艺路线为：下料→改锻→球化退火→刨或铣六面→预硬处理(34～42HRC)→机械粗加工→去应力退火→机械精加工→抛光→装配。