热作模具钢的相关知识

1.热作模具的工作条件

热作模包括锤锻模、热挤压模和压铸模。如上所述，热作模具工作条件的主要特点是与热金属接触，这是与冷作模具工作条件的主要区别，因此，它会带来以下两个问题：

（）加热模腔的表面金属。通常锤锻模工作时，其模腔表面温度可达300~400℃以上，热挤压模可达500~800‘℃以上，压铸型腔的温度与压铸材料的类型和浇注温度有关。例如黑色金属压铸时，型腔温度可达1000℃以上，这样高的温度会明显峰低模具型腔表面的硬度和强度，使用中容易造成堆积。因此，热作模具钢的基本性能要求是高的热塑性变形抗力，包括高温硬度和强度，高的热塑性变形抗力，实际上反映了钢的高回火稳定性。因此，可以找到热作模具钢合金化的**条途径，即添加CR、W、Si等合金元素来提高钢的回火稳定性。

（2）在模腔的表面金属中发生热疲劳（开裂），热模的工作特点是间歌性的。每次形成热金属时，都要用水、油、空气等介质冷却型腔表面。因此热模的工作状态是反复加热冷却，使模腔表面金属热胀冷缩，即反复承受拉压应力。结果，模具型腔表面开裂，这种现象称为热疲劳现象。因此，提出了热作模具钢的第二个基本使用性能要求，即具有较高的抗热疲劳性能。

一般来说，影响钢材抗热疲劳性能的因素主要包括：

①钢的导热性。钢的高热导率可以降低模具表面金属的加热程度，从而降低钢的热疲劳倾向。一般认为钢的导热，系数与碳含量有关，碳含量高时导热系数低，所以高碳钢不适合做热作模县钢，生产中通常使用的中碳钢（C0.3%5~0.6%）含碳量低，会导致钢的硬度和强度下降，这也是不利的。

②钢的临界点影响。一般来说，钢的临界点（Ac）越高，钢的热疲劳倾向越低。因此，钢的临界点一般是通过添加合金元素CR、W、Si来提高的。从而提高钢的抗热疲劳性。

2.热作模具常用钢

（1）锤锻模具用钢。一般来说，锤锻模具用钢有两个突出的问题：一是工作时承受冲中击载荷，因此要求较高的力学性能，特别是较高的塑性变形抗力和韧性；其次，锤锻模具的载面尺寸较大（<400MM），所以要求钢的淬透性，以保证整个模具的组织和性能均匀，锤锻建筑常用钢有5CRNIMO、5CRMNM0、5CRNIW、5CRNITI5CRMNMOSNV等。不同类型的锤头应使用不同的材料。对于特大型或大型锤锻模具，优先选用5CINIMO。也可以使用5CINIT、5CINIW或5CRMNMOSI，5CRMNMO钢通常用于中小型锤锻模。

（2）热挤压模县由钢制成。热挤压模县的工作特点是加载速度慢。因此，模县型腔的加热温度较高，通常可达500-800℃，这类钢的使用性能要求应该主要是高温强度（即高回火稳定性）和高热疲劳抗力。对Ak和淬透性的要求可以适当降低。热挤压模具一般尺寸较小，一般小于70~90 MM，常用的热挤压模具有4CRW2SI3CR2W8V、5% CR热作模县钢，它们的化学成分见表4.16、其中4CW2SI，既可用作冷作模县钢，也可用作热作模县钢，由于用途不同，可以采用不同的热处理方法冷成型采用低淬火温度（870-900°）和低温或中温回火处理。热模制作时，采用高淬火温度（一般950-1000℃），高温回火

（3）压铸模具用钢。一般来说，压铸模具钢的使用性能要求与热挤压模具钢相似，即以高回火稳定性和高抗热疲劳性为主要要求。因此，一般选用的钢种与热挤压模县所用钢种基本相同，如4CRW2SL。和3CR2W8V，但是也有一些区别，比效40CR，30CRMNI，40CRM0等，可选用熔点较低的锌合金压铸模，铝、镁合金压铸模可选用4CW2SI、4CR5MOSV等铜合金压铸模，多采用3CR2W8V钢。近年来，随着黑色金属压铸技术的应用，多采用高熔点的铝合金和镍合金，或对3CR2W8V钢进行Crai-si三元共渗，制造黑色金属压铸模具。近年来，国内外都在使用高强度铜合金作为黑色金属的压铸模具材料。