热锻模具

    热端模具用什么材料

    1．已纳入国家标准热作模具钢

    热作模具钢系列已纳入国家标准《GB/T1299-2000合金工具钢》，按主要化学成分可分为W系，Cr-Mo系，Cr-W-Mo系等类型。

    3Cr2W8V（H21）钢，具有高热强性、高热稳定性、良好的耐磨性和工艺性能，工作温度达到650℃。缺点：碳化物偏析严重，塑性、韧性、导热性、抗冷热疲劳性能和抗溶蚀性能较差。我国20世纪50年代从前苏联引进，使用寿命不长，且合金度高，成本高，目前国外已基本淘汰。我国由于受钢种和技术上的限制，目前，仍在大批生产和使用。

    4Cr5MoSiV（H11）及4Cr5MoSiV1（H13）钢高淬透性和淬硬性、高韧性、高热强性和耐磨性，使用温度590钢中碳化物细小分布均匀，抗冷热疲劳性能和抗溶蚀性能好，冷热加工性能好。H13钢（H11钢的改进型）是目前国内热镦锻钢、冷镦模套的主要材料，也是通用性强的热作模具钢，是代替3Cr2W8V钢的理想钢材，寿命可提高2-3倍。

    4Cr3Mo3SiV（H10）钢具有高韧性，高的抗高温软化性能和中等水平的抗磨性能。可代替3Cr2W8V钢制作热挤压模。4Cr5W2VSi钢其热稳定性高于H13、H21钢，韧性介于H13、H21之间。适当高速镦锻模，使用寿命比H21钢高0.5-1倍。

    3Cr3Mo3W2V（HM1）钢具有优良的强韧性，较高热强性、耐磨性、回火稳定性，抗冷热疲劳性能、冷热加工性能好，工作温度700℃以上。该钢通用性强，适合于制作在高温、高速、高负荷、急冷急热条件下工作的模具，其性能优于4Cr5W2VSi和3Cr2W8V钢，模具寿命比3Cr2W8V钢提高标准2—3倍。

    5Cr4W5MoV（RM2）钢工作温度达700℃，具有较高的回火抗力和热稳定性，高的热强性，高的高温硬度和耐磨性，但其韧性和抗热疲劳性能低于H13钢。适合于制作有高的高温强度和抗磨损性能的热作模具，可代替3Cr2W8V钢，模具寿命可提高2-4倍。5Cr4Mo3SiMnVAl（012AI）钢工作温度达700℃以上，具有较高的热强性，高温硬度，抗回火稳定性、耐磨性和抗热疲劳性、韧性和热加工塑性好，氮化性能好。可替代3Cr2W8V钢模具寿命可提高3-5倍。

    2．部分热作模具钢系列已纳入部颁标准

    4Cr40Mo2WSiV（YB/T210-1976）钢具有较高的热稳定性、韧性、耐磨性和抗龟裂性，其稳定性优于4Cr5W2VSi和4Cr5MoSiV1钢，与3Cr2W8V钢相近。

    3Cr2W8MoV（JB/T6399-1992）钢是3Cr2W8V钢的改进型。3Cr3Mo3VNb（HB5137-1980）钢一种超高强韧性热作模具钢，在高于600℃时，比4Cr5MoSiV1、4Cr5W2VSi、3Cr2W8V钢具有更高的高温强韧性、热稳定性、热强性、耐磨性和抗热疲劳性能，冷热加工性能好。

    3．部分试用热作模具钢系列未纳入标准

    3Cr3Mo3V钢热稳定性、硬度、耐热疲劳性能及韧性等适中。

    5Cr4Mo3W2V钢用作热压锻模。

    4Cr3Mo2V钢最高温度达700℃，适合于热挤压模。

    4Cr3MoSiV钢工作温度达700℃，代号CH75。

    3Cr3Mo3W2VRE钢，在3Cr3Mo3W2V钢中入0.06%RE,细化晶粒,显著提高塑性、韧性和寿命。4Cr5MoWVSi钢热强性优于H13钢，具有良好的韧性的抗热疲劳性，代号H12、适合于热挤压模、镦锻模。

    4Cr3Mo2NiVNb（代号HD）钢，各类热作模具；4Cr3Mo2NiVNbB（代号HDB）钢，提高了断裂韧性和热疲劳抗力。工作温度达700℃以上，使用寿命比3Cr2W8V钢高2-2.5倍。5Cr4W3Mo2VSi和5Cr4W3Mo2VNb钢，代号50Si、50Nb，基体钢。适合于热挤压模。4Cr5Mo2SiMnV1(代号Y10)和4Cr3Mo3W4VTiNb(代号GR)钢，新型热作模具钢，使用寿命比3Cr2W8V钢高标准2-6倍，适于制造温度较高，与工件接触时间长，易引起热变形塌陷或热磨损失效的模具。

    6W8Cr4VTi（代号LM1）和6Cr5Mo3W2VSiTi（代号LM2）钢，具有良好的热强性，高的等温强度，高温硬度，回火稳定性和耐磨性好。冷热模具兼用钢，模具寿命比3Cr2W8V钢高几倍。4Cr3Mo2MnVB（代号ER8）和4Cr3Mo2MnVNbB(代号Y4)钢，模具寿命是3Cr2W8V钢的2-4倍，热挤压模具钢。

    热锻模具的热处理方法

    热处理：一般模具的热处理温度和时间可以参考〈热处理手册〉或〈机械工程手册〉。需要注意的是

    （1）热处理应采用合理的工艺减小热处理变形(一般采用多段加热工艺，同时防止加热开裂)，同时考虑所采用的热处理方式，应避免合金元素的蒸发，在材料淬透性允许的条件下，尽可能采用真空热处理、气体淬火技术，减小热处理变形，避免热处理后较大的加工余量，导致表面过热，影响模具寿命。但对淬硬性较差材料或存在高温下易挥发元素的材料，如含高Ni等，宜采用盐浴热处理。

    （2）推荐采用超饱和渗碳热处理技术，即应用渗碳技术，阻止热处理表面脱碳，同时提高表面的耐磨性，并利用渗碳淬火后，表面形成高压应力，提高模具的疲劳抗力。

    （3）模具材料中一般含有较高的Cr,Mo,V,W,Nb等高温、强碳化物形成元素，从而提高模具的强度、红硬性等性能，在热处理回火处理中，具有明显的二次硬化特性，即在低温回火和高温回火形成两次高硬度。因此根据模具的实际使用温度范围，可以选择性应用回火温度，但是对于热锻模具应采用高温回火工艺，以避免二次回火硬化效应导致使用过程中模具性能的降低。

    另一方面，也由于模具材料中一般含有较高的Cr,Mo,V,W,Nb等高温、强碳化物形成元素，具有很强的抗回火性能，因此需要进行多次的回火，避免回火不充分引起早期的失效（断裂和龟裂），一般要求至少2次高温回火（更多采用三次回火工艺)。