热作模具钢的使用性能要求及分类

沈阳热作模具钢主要用于热变形加工和压力铸造的模具。热作模具在工作中承受着很大的冲击力，模腔和高温金属接触后，模具本身温度达300℃～400℃，局部可达500℃～700℃，有的甚至达到1 000℃左右，还要经受反复的加热和冷却。在时冷时热状态下，容易使模具的工作表面产生热疲劳裂纹，另外炽热金属被强制变形时，与模具型腔表面摩擦，模具极易磨损并且硬度降低。

⒈热作模具钢的使用性能要求

⑴锤锻模具

锤锻模具工作时受到很大的压力和冲击载荷作用，而且冲击频率很高，模具型腔表面受到高温金属的不断加热，可使模具升温到300℃～400℃，局部温度达到500℃～600℃。

锤锻模具对模具钢的性能要求是：具有较高硬度和良好的韧性；具有良好的耐磨性和耐冷热疲劳性；由于模具尺寸比较大，应具有很高的淬透性。

⑵热挤压模具

热挤压模具的工作条件比较差，同时承受压缩力和弯曲力，脱模时还承受一定的拉应力，还受到冲击载荷的作用；模具与高热金属接触时间较长，使其受热温度比锤锻模具温度更高。

热挤压模具对模具钢的性能要求是：具有较高的热稳定性，有良好的抗冷热疲劳强度，有较高的耐高温强度和足够的韧性。

⑶压铸模具

压铸模具的失效形式有热疲劳开裂、热磨损和热熔蚀。

压铸模具对模具钢的性能要求是：具有较高的耐热性和良好的高温力学性能；具有优良的耐冷热疲劳性和较高的导热率；具有良好的抗氧化性和耐蚀性；具有较高的淬透性。凹模的硬度为56～60HRC，但要求韧性较高。

⑷热冲切模具

热冲切模具由切边凹模和凸模组成，在切边时凸模无刃口，只起传力作用，由凹模切除飞边、连皮。失效形式是刃口磨损、崩刃、卷边等。

热冲切模具对模具钢的性能要求是：具有较高的耐磨性，较高的硬度和热硬性；为避免崩刃，应具有一定的韧性；应具有良好的工艺性。

⒉热作模具钢的性能及分类

热作模具钢的热处理工艺要求其具有如下特点：淬透性和淬硬性；热处理变形性；脱碳敏感性。

⑴低耐热高韧性热作模具钢

①低耐热高韧性热作模具钢的性能

低耐热高韧性热作模具钢主要用于生产承受很大冲击载荷的锤锻模、平锻机锻模、大型压力机锻模等，是在高温下通过冲击加压强迫金属成形的模具，锻模型腔与炽热的工件表面会产生剧烈摩擦。因此要求钢冲击韧度好、淬透性高、导热性能好、有较高的热疲劳能力，同时还应具有好的耐热性、抗氧化性和加工工艺性。

②低耐热高韧性热作模具钢的种类

低耐热高韧性热作模具钢包括5CrNiMo、5CrMnMo、4CrMnSiMoV、5Cr2NiMoV、45Cr2NiMoVSi等。

⑵中耐热韧性热作模具钢

①中耐热韧性热作模具钢的性能

许多热挤压模、热镦锻模、精锻模以及在锻压机、高速锤上的模具等都是在繁重的条件下工作的。这些模具工作时需要长时间与被加工金属接触，受热温度往往比锤锻模具要高，特别是当加工黑色金属及难熔金属时。要求模具钢具有高的热稳定性、比较高的高温强度和耐热疲劳性以及高的耐磨性。

②中耐热韧性热作模具钢的种类

中耐热韧性热作模具钢主要包括4Cr5MoSiV（H11）、4Cr5MoSiV1（H13）、4Cr5W2SiV、3Cr3Mo3W2V（HM1）、25Cr3Mo3VNb（HM3）、2Cr3Mo2NiVSi（PH）、瑞典一胜百ASSAB 8407(UDDEHOLM ORVAR SUPREME)、日本大同模具钢DAIDO DHA1、DH31-S、日本日立HITACHI DAC、德国葛利兹1.2344、1.2343、1.2367等。

⑶高耐热热作模具钢

①高耐热热作模具钢的性能

高耐热热作模具钢主要用于较高温度下工作的热顶锻模具、热挤压模具、铜及黑色金属的压铸模具、压力机模具等。其中压力铸造是在高的压力下，使熔融的金属挤满型腔而压铸成型，在工作过程中模具反复与炽热金属接触，因此要求有较高的回火抗力和热稳定性。

②高耐热热作模具钢的种类

高耐热热作模具钢主要包括3Cr2W8V（H21）、5Cr4W5Mo2V、5Cr4Mo3SiMnVAl、4Cr3MoW4VNb、6Cr4Mo3Ni2WV、4Cr3Mo2NiVNbB等。

⑷特殊用途的热作模具钢

①奥氏体热作模具钢

近年来为了满足模具在750℃以上能耐高温、耐蚀、抗氧化要求而引入的奥氏体耐热钢。奥氏体耐热钢的优点是组织比较稳定，在加热和冷却过程中均不发生相变，具有很高的高温强度和耐热性，缺点是线膨胀系数大，导热性差，降低了热疲劳性能，不适宜作为强烈水冷的模具材料。奥氏体耐热钢主要包括铬镍系奥氏体钢和高锰系奥氏体钢。

②高温合金

当挤压耐热钢管时，模具型腔温度会高达900℃～1 000℃，就需要采用高温合金来制造模具，如铁基、镍基、钴基合金，常用的镍基合金中，以尼莫尼克100号热强度最高，在900℃时持久强度仍有150MPa，可用于制作挤压耐热钢零件或挤压铜管的凹模及芯棒。

③难熔合金

通常将熔点在1 700℃以上的金属称为难熔金属。钼基合金的热强度和持久强度较高，热导性好，热膨胀小，因此几乎不引起热裂。用钼基合金作压铸模具用得比较成功，主要用于铜合金、钢铁材料的压铸模，也可用作钛合金、耐热钢的热挤压模，其使用寿命远远高于其他各种热作模具钢。

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