7Mn15（7Mn15Cr2Al3V2WMo）_奥氏体型无磁模具钢_7Mn15无磁钢特性

7Mn15（7Mn15Cr2Al3V2WMo）
奥氏体型无磁模具钢

7Mn15（7Mn15Cr2Al3V2WMo）钢属奥氏体型无磁模具钢，是一种高Mn-V系无磁钢，具有非常低的磁导率，高的硬度、强度，较好的耐磨性。采用气体软氮化工艺，可以进一步提高钢的表面硬度，增加耐磨性，显著地提高使用寿命。7Mn15Cr2Al3V2WMo（7Mn15）适于制造无磁模具、无磁轴承、热作模具及其他要求在强磁场中不产生磁感应的结构零件。
7Mn15（7Mn15Cr2Al3V2WMo）钢的化学成分：
C 0.65~0.75；Si≤0.80；Mn14.50~16.00；Cr2.00~2.50；Mo0.50~0.80； W0.50~0.80； V1.50~2.00； Al2.70~3.30；P≤0.040； S≤0.0.030。

7Mn15（7Mn15Cr2Al3V2WMo）钢的成分特点：
Mn元素是扩大奥氏体相区的元素，钢中加入大量的Mn元素，可使钢在室温下得到奥氏体组织。但是奥氏体组织是比较软的，强度、硬度低，耐磨性差，但塑性与韧性好。要作为模具钢使用，钢中需要加入合金元素来进行强化，能过固溶强化和时效强化方式来增加钢的强度、硬度与耐磨性，通过细化晶粒来增加钢的韧性。
钢中加入Cr、Al元素主要是起固溶强化奥氏体作用，并改善奥氏体稳定性。另外Al元素的氮化物及氧化物具有细化晶粒的作用，Al元素还可改善钢的切削加工性能。
加入V、W、Mo元素主要是形成碳化物，作钢中的强化相，改善钢的强韧性。固溶处理时，部分V、W、Mo元素随其碳化物固溶于奥氏体中起到固溶强化作用，也改善了奥氏体的稳定性。未固溶的V、W、Mo元素碳化物则起到细化奥氏体晶粒作用。时效处理时固溶的V、W、Mo元素以碳化物形式从奥氏体组织中析出，聚集、长大并向更为稳定的碳化物转化，起到时效强化作用。
由于加入了Cr、Al元素，7Mn15钢具有一定的耐蚀性。

7Mn15（7Mn15Cr2Al3V2WMo）钢的热加工：
7Mn15钢的导热性较差，锻造时装炉温度不宜过高，需缓慢升温，保温时间要求足够长，以保证钢中碳化物充分固溶，锻后硬度为33~35HRC。7Mn15钢的锻造工艺规范见下表：
项目 加热温度/℃ 加温时间/h 始锻温度/℃ 终锻温度/℃ 冷却
钢锭 1150~1170 ≥8 1100~1120 ≥950 空冷
钢坯 1140~1160 ≥8 1080~1100 ≥950 空冷

7Mn15（7Mn15Cr2Al3V2WMo）钢的热处理工艺：
预备热处理（退火）：
采用高温退火工艺，加热温度870~890℃，保温3~6h，炉冷至500℃以下出炉空冷，退火后硬度为28~30HRC，组织为细晶粒奥氏体＋均匀分布的颗粒状碳化物。
固溶处理：
固溶温度为1150~1180℃，保温时间为盐浴炉15~20min/mm，空气炉30min/mm，冷却介质为水，固溶硬度为20~22HRC，金相组织为奥氏体＋未溶一次碳化物。
时效处理：
下表为不同时效时间后7Mn15钢的硬度。
时效时间/h            固溶后   2   4   10   14   18   20
650℃时效，硬度HRC    20    32  44   46   47   46  48.5
700℃时效，硬度HRC    20   48.5  48   46  45.5   -  45.5
注：固溶温度为1180℃，水淬。
时效温度为650℃，时效时间20h，硬度为48HRC。
时效温度为700℃，时效时间2h，硬度为48.5HRC。
不同状态时钢的硬度见下表：
状态        锻造       退火       固溶       时效
硬度/HRC   33~35      28~30      20~22      47~48
不同温度固溶和时效处理后的力学性能下表：
热处理工艺                          σb/MPa   δ(%)   ψ(%)   αk/J?cm-2
1180℃固溶处理                         820     61.0     61.5     230
                                       720     60.0     62.5     240
1150℃固溶处理，700℃，2h时效处理     1370     16.5     34.0     48
                                       1370     15.5     35.5     45
                                       1380     18.0     35.5     45
1180℃固溶处理，650℃，20h时效处理    1510      4.5      8.5      15
                                       1490      4.5      9.5      13
7Mn15（7Mn15Cr2Al3V2WMo）钢的气体氮碳共渗：
为了提高模具硬度、耐磨性，可以采用气体氮碳共渗处理。渗氮温度560~570℃，渗氮时间4~6h，渗氮层深度0.03~0.04mm，渗氮层硬度950~1100HV。

7Mn15（7Mn15Cr2Al3V2WMo）钢的用途：
7Mn15钢适合用于制造无磁模具、无磁轴承及其他要求在强磁场中不产生磁感应的结构零件。此外，由于该钢具有高的高温硬度和强度，也可以用来制造在700~800℃下使用的热作模具。

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资料来源：无锡市瀚超特殊钢有限公司
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