熱作模具鋼的使用性能要求及分類

沈陽熱作模具鋼主要用于熱變形加工和壓力鑄造的模具。熱作模具在工作中承受著很大的沖擊力，模腔和高溫金屬接觸后，模具本身溫度達300℃～400℃，局部可達500℃～700℃，有的甚至達到1 000℃左右，還要經受反復的加熱和冷卻。在時冷時熱狀態下，容易使模具的工作表面產生熱疲勞裂紋，另外熾熱金屬被強制變形時，與模具型腔表面摩擦，模具極易磨損并且硬度降低。

⒈熱作模具鋼的使用性能要求

⑴錘鍛模具

錘鍛模具工作時受到很大的壓力和沖擊載荷作用，而且沖擊頻率很高，模具型腔表面受到高溫金屬的不斷加熱，可使模具升溫到300℃～400℃，局部溫度達到500℃～600℃。

錘鍛模具對模具鋼的性能要求是：具有較高硬度和良好的韌性；具有良好的耐磨性和耐冷熱疲勞性；由于模具尺寸比較大，應具有很高的淬透性。

⑵熱擠壓模具

熱擠壓模具的工作條件比較差，同時承受壓縮力和彎曲力，脫模時還承受一定的拉應力，還受到沖擊載荷的作用；模具與高熱金屬接觸時間較長，使其受熱溫度比錘鍛模具溫度更高。

熱擠壓模具對模具鋼的性能要求是：具有較高的熱穩定性，有良好的抗冷熱疲勞強度，有較高的耐高溫強度和足夠的韌性。

⑶壓鑄模具

壓鑄模具的失效形式有熱疲勞開裂、熱磨損和熱熔蝕。

壓鑄模具對模具鋼的性能要求是：具有較高的耐熱性和良好的高溫力學性能；具有優良的耐冷熱疲勞性和較高的導熱率；具有良好的抗氧化性和耐蝕性；具有較高的淬透性。凹模的硬度為56～60HRC，但要求韌性較高。

⑷熱沖切模具

熱沖切模具由切邊凹模和凸模組成，在切邊時凸模無刃口，只起傳力作用，由凹模切除飛邊、連皮。失效形式是刃口磨損、崩刃、卷邊等。

熱沖切模具對模具鋼的性能要求是：具有較高的耐磨性，較高的硬度和熱硬性；為避免崩刃，應具有一定的韌性；應具有良好的工藝性。

⒉熱作模具鋼的性能及分類

熱作模具鋼的熱處理工藝要求其具有如下特點：淬透性和淬硬性；熱處理變形性；脫碳敏感性。

⑴低耐熱高韌性熱作模具鋼

①低耐熱高韌性熱作模具鋼的性能

低耐熱高韌性熱作模具鋼主要用于生產承受很大沖擊載荷的錘鍛模、平鍛機鍛模、大型壓力機鍛模等，是在高溫下通過沖擊加壓強迫金屬成形的模具，鍛模型腔與熾熱的工件表面會產生劇烈摩擦。因此要求鋼沖擊韌度好、淬透性高、導熱性能好、有較高的熱疲勞能力，同時還應具有好的耐熱性、抗氧化性和加工工藝性。

②低耐熱高韌性熱作模具鋼的種類

低耐熱高韌性熱作模具鋼包括5CrNiMo、5CrMnMo、4CrMnSiMoV、5Cr2NiMoV、45Cr2NiMoVSi等。

⑵中耐熱韌性熱作模具鋼

①中耐熱韌性熱作模具鋼的性能

許多熱擠壓模、熱鐓鍛模、精鍛模以及在鍛壓機、高速錘上的模具等都是在繁重的條件下工作的。這些模具工作時需要長時間與被加工金屬接觸，受熱溫度往往比錘鍛模具要高，特別是當加工黑色金屬及難熔金屬時。要求模具鋼具有高的熱穩定性、比較高的高溫強度和耐熱疲勞性以及高的耐磨性。

②中耐熱韌性熱作模具鋼的種類

中耐熱韌性熱作模具鋼主要包括4Cr5MoSiV（H11）、4Cr5MoSiV1（H13）、4Cr5W2SiV、3Cr3Mo3W2V（HM1）、25Cr3Mo3VNb（HM3）、2Cr3Mo2NiVSi（PH）、瑞典一勝百ASSAB 8407(UDDEHOLM ORVAR SUPREME)、日本大同模具鋼DAIDO DHA1、DH31-S、日本日立HITACHI DAC、德國葛利茲1.2344、1.2343、1.2367等。

⑶高耐熱熱作模具鋼

①高耐熱熱作模具鋼的性能

高耐熱熱作模具鋼主要用于較高溫度下工作的熱頂鍛模具、熱擠壓模具、銅及黑色金屬的壓鑄模具、壓力機模具等。其中壓力鑄造是在高的壓力下，使熔融的金屬擠滿型腔而壓鑄成型，在工作過程中模具反復與熾熱金屬接觸，因此要求有較高的回火抗力和熱穩定性。

②高耐熱熱作模具鋼的種類

高耐熱熱作模具鋼主要包括3Cr2W8V（H21）、5Cr4W5Mo2V、5Cr4Mo3SiMnVAl、4Cr3MoW4VNb、6Cr4Mo3Ni2WV、4Cr3Mo2NiVNbB等。

⑷特殊用途的熱作模具鋼

①奧氏體熱作模具鋼

近年來為了滿足模具在750℃以上能耐高溫、耐蝕、抗氧化要求而引入的奧氏體耐熱鋼。奧氏體耐熱鋼的優點是組織比較穩定，在加熱和冷卻過程中均不發生相變，具有很高的高溫強度和耐熱性，缺點是線膨脹系數大，導熱性差，降低了熱疲勞性能，不適宜作為強烈水冷的模具材料。奧氏體耐熱鋼主要包括鉻鎳系奧氏體鋼和高錳系奧氏體鋼。

②高溫合金

當擠壓耐熱鋼管時，模具型腔溫度會高達900℃～1 000℃，就需要采用高溫合金來制造模具，如鐵基、鎳基、鈷基合金，常用的鎳基合金中，以尼莫尼克100號熱強度最高，在900℃時持久強度仍有150MPa，可用于制作擠壓耐熱鋼零件或擠壓銅管的凹模及芯棒。

③難熔合金

通常將熔點在1 700℃以上的金屬稱為難熔金屬。鉬基合金的熱強度和持久強度較高，熱導性好，熱膨脹小，因此幾乎不引起熱裂。用鉬基合金作壓鑄模具用得比較成功，主要用于銅合金、鋼鐵材料的壓鑄模，也可用作鈦合金、耐熱鋼的熱擠壓模，其使用壽命遠遠高于其他各種熱作模具鋼。

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