열간 금형강 | 5CrMnMo | GB/T 1299

5CrMnMo 공구강 열처리 및 특성

5CrMnMo는 망간을 사용한 경제형 대체재입니다 5CrNiMo, 그리고 이는 단일 경도 수치가 아니라 견뎌야 하는 해머의 톤수에 따라 해머 및 프레스 단조 금형용으로 주문됩니다. 이 페이지는 조성, 임계점, 단조 범위, 어닐링, 경화 및 템퍼링 사이클, 기계적 특성 데이터를 수집합니다 5CrMnMo, 따라서 금형 공장에서 한 장의 종이로 공정 시트를 작성할 수 있습니다.

5CrMnMo가 열간 가공 제품군에서 차지하는 위치

5CrMnMo는 저합금 열간 금형강으로, 망간이 5CrNiMo에서 니켈이 담당하는 경화능의 일부를 담당합니다. 두 강종 모두 탄소 0.5% 수준을 기반으로 하며 크롬과 몰리브덴이 템퍼링 저항성을 제공하고, 두 강종 모두 금형 공장에서 기계 가공, 경화 및 템퍼링될 단조 금형용으로 어닐링 상태로 공급됩니다. 망간 대체는 합금 비용을 낮추고 강도를 높이지만, 경화능과 인성을 낮추므로 이 강종은 단조 공장의 중소형 금형에, 5CrNiMo는 대형 블록에 지정됩니다.

구성

아래 화학 조성은 해당 강종에 대해 인쇄된 GB/T 1299-2000 사양입니다. 이 범위를 벗어나는 공급업체 인증서는 제조사가 무엇이라고 부르든 동일한 강종이 아닙니다.

등급	C	Si	Mn	Cr	Mo	P	S
5CrMnMo	0.50-0.60	0.25-0.60	1.20-1.60	0.60-0.90	0.15-0.30	최대 0.030	최대 0.030

출처, 实用模具材料与热处理速查手册, 표 5-24, 5CrMnMo 강 화학 조성 (GB/T 1299-2000), 질량 분율 %. 인쇄 페이지 225. 출처는 인과 황 한도를 0.030 max로 인쇄합니다. 이는 공개된 관행의 참고 요약이며 Aobo Steel 사양이 아닙니다.

임계점

임계점은 이 페이지의 모든 사이클에 대한 범위를 설정합니다. Ac1과 Ac3는 오스테나이트화를 위한 가열 범위를 한정하고, Ar1은 냉각 시 페라이트와 펄라이트가 다시 형성되기 시작하는 온도를 표시하며, 마르텐사이트 시작 온도 220 °C는 담금질이 실온까지 가지 않고 150-180 °C에서 중단되는 이유입니다.

임계점	Ac1	Ac3	Ar1	Ms
온도, 대략, °C	710	760	650	220

출처, 표 5-25, 5CrMnMo 강 임계점 온도, 인쇄 페이지 225.

단조

단조는 5CrMnMo 금형이 손실되는 첫 번째 장소입니다. 이 강종은 공기 중에서 경화되고 마지막 타격 후 정지 공기 중에서 냉각되면 백점과 균열이 발생하기 쉽기 때문입니다. 아래 관행은 마무리 온도를 Ar1 온도 이상으로 유지하고 해머링이 멈추는 즉시 전체 단면을 서냉에 넣습니다.

목	가열 온도, °C	초기 단조 온도, °C	최종 단조 온도, °C	냉각
강 괴도	1140-1180	1100-1150	800-880	서냉, 구덩이 또는 모래
강 빌렛	1100-1150	1050-1100	800-850	서냉, 구덩이 또는 모래

출처, 표 5-26, 5CrMnMo 강 단조 관행, 인쇄 페이지 225. 출처 주석은 단조 후 단조품을 서서히 냉각해야 하며, 대형 금형은 약 600 °C의 노에서 유지한 다음 공기 냉각을 위해 꺼내기 전에 150-200 °C로 냉각한다고 추가합니다.

열처리

강종 카드의 열처리 섹션은 사이클이 겹치기 때문에 짧습니다. 단조 금형은 기계 가공이 가능하도록 어닐링되고, 오일에서 경화되며, 금형 면에 필요한 경도로 템퍼링되고, 생크에는 별도의 더 높은 템퍼링이 적용되어 더브테일이 인성을 유지합니다.

어닐링, 기계 가공 전

계획	공정 파라미터
일반 어닐링	760-780 °C로 가열하고 2-4시간 유지하며, 노에서 500 °C 미만으로 냉각하고 꺼내어 공기 냉각합니다. 어닐링 후 경도 197-241 HBW.
단조 후 등온 어닐링	850-870 °C로 가열하고 2-4시간 유지하며, 노에서 680 °C로 냉각하고 4-6시간 유지하며, 노에서 500 °C 미만으로 냉각하고 꺼내어 공기 냉각합니다. 어닐링 후 경도 197-241 HBW.

출처, 표 5-27, 5CrMnMo 강 예비 열처리, 인쇄 페이지 226.

경화

담금질 온도, °C	담금질 매체	매체 온도, °C	작업	경도 HRC
820-850	기름	150-180	150-180 °C로 냉각, 소형 금형은 공기 냉각, 중대형 금형은 즉시 템퍼링	52-58

출처, 표 5-28, 5CrMnMo 강 권장 경화 관행, 인쇄 페이지 226. 출처는 중대형 금형은 가열 범위의 상한을, 소형 금형은 하한을 취하며, 오일 담금질 전에 금형을 공기 중에서 740-760 °C로 예냉한다고 주석합니다.

등온 경화, 균열 위험이 높을 때

계획	공정 파라미터
I	840-860 °C로 가열하고 160-180 °C 질산염 염욕에서 단계적으로 유지하여 오스테나이트의 일부가 마르텐사이트로 변태되게 한 다음, 280-300 °C 질산염 염욕으로 옮기고 2-3시간 유지합니다.
II	840-860 °C로 가열하고 오일로 담금질하며, 금형 표면이 150-200 °C로 냉각되면 따뜻한 상태로 등온 욕에 옮기고 280-300 °C에서 2-3시간 유지합니다.

출처, 표 5-29, 5CrMnMo 강 등온 경화 관행, 인쇄 페이지 226. 출처는 두 경로 후 조직이 마르텐사이트 + 하부 베이나이트 + 잔류 오스테나이트이며, 템퍼링이 이를 템퍼링된 하부 베이나이트로 변환하고, 이 경로가 균열 위험을 낮추고 금형 수명을 높인다고 주석합니다.

템퍼링, 금형 부위별

금형 부위	금형 크기	템퍼링 온도, °C	가열 매체	경도 HRC
작업 부위	소형 단조 금형	490-510	가스로 또는 전기로	41-47
작업 부위	중형 단조 금형	520-540	가스로 또는 전기로	38-41
생크, 더브테일	소형 단조 금형	600-620	가스로 또는 전기로	35-39
생크, 더브테일	중형 단조 금형	620-640	가스로 또는 전기로	34-37

출처, 표 5-30, 5CrMnMo 강 권장 템퍼링 조건, 인쇄 페이지 226. 출처 주석에 따르면 다이는 일반적으로 두 번 템퍼링하며, 각 템퍼링 후에는 템퍼 취성을 억제하기 위해 오일 냉각을 실시한다.

템퍼링 온도에 따른 상온 기계적 성질

템퍼링 온도, °C	200	300	400	450	500	550	600	650
경도 HRC	57	52	47	44	41	37	34	30
인장 강도 Rm, MPa	–	–	–	1630	1600	1430	1260	1120
충격 에너지 aK, J/cm²	–	–	–	19	20	27	42	30
연신율 A, %	–	–	–	5.5	7.5	9.5	10	11.5

출처, 표 5-31, 5CrMnMo 강 템퍼링 온도에 따른 상온 기계적 성질, 인쇄 페이지 227. 출처 주석에 따르면 시편은 840 °C에서 오일 담금질하였다. 출처에서 값이 없는 곳에는 대시(-)로 표시하였다.

고온 담금질 및 템퍼링

프로세스	공정 파라미터
고온 담금질 및 템퍼링	890-900 °C에서 담금질, 오일 담금질, 경도 61.5 HRC. 420-550 °C에서 2회 템퍼링.

출처, 표 5-32, 5CrMnMo 강 고온 담금질 및 템퍼링 조건, 인쇄 페이지 227. 출처 주석에 따르면 고온 담금질은 강도와 인성이 더 우수한 미세 래스 마르텐사이트를 생성하며, 900 °C 이상에서는 충격 인성이 저하되기 시작한다.

기계적 성질 및 사용 한계

5CrMnMo는 강도, 내마모성 및 내스케일성이 우수한 전통적인 열간 단조 다이 강으로, 5CrNiMo의 저합금 망간 함유형이다. 이 대체로 인해 두 가지 한계가 따른다. 경화능이 낮아 대형 블록은 완전히 경화되지 않으므로 이 강종은 한 변이 약 400 mm 이하인 다이에 지정된다. 피로 강도도 다소 낮으므로 장시간 열 사이클을 겪는 다이는 합금량이 더 높은 강종으로 제작하는 것이 좋다. 이 크기의 다이에 공기 용해 강보다 더 높은 인성이 필요할 경우, 일반적인 방법은 동일 강종의 전기 슬래그 재용해 버전을 사용하는 것이다.

일반적 적용 분야

이 강종은 해머 단조 다이, 프레스 단조 다이 블록 및 중소형의 얕은 각인 다이, 그리고 500 °C 이하에서 작동하는 기타 소형 열간 가공 다이에 사용된다. 3톤 해머 이하의 다이에 흔히 선택된다. 대형 다이 블록, 장시간 작동하는 열간 압출 공구, 또는 500 °C 이상에서 경도를 유지해야 하는 다이에는 적합하지 않으며, 이러한 용도에는 크롬 열간 가공 강종이 사용된다. 가장 가까운 상호 참조는 5CrNiMo이며, 이는 조성 계열을 공유하고 대형 단면에서 경화능을 유지하는 니켈을 첨가하며, 공기 경화 계열에는 다음이 포함된다 L6 공구강 는 둘 모두와 나란히 위치한다.