什么叫热作模具钢,热作模具钢如何选材，并举例说明

　　热模包括锤锻模、热挤压模和压铸模。如前所述．热作模具工作性能的主要特点是与热金属接触，这是与冷作模具工作性能的重要区别。因此会导致以下两个方面的问题:

　　（l）金属在模芯表面遇热。锤锻模一般工作．模芯的外观温度可达300~400℃以上，热挤压模具可达500-800℃以上；压铸模芯的温度与压铸材料的类型和浇筑温度有关。在压铸轻金属时，模芯温度可达1000℃以上。如此强的应用温度会显著降低模芯表面的硬度和强度，使用时容易堆放。因此．热塑变抗力高，包括高温硬度、高温强度、强热塑变抗力，实际上体现了钢的高回火稳定性。从而找到热模钢合金化的第

一种方法，即添加CR、W、Si．等合金元素可以提高钢的回火稳定性。

　　(2)模芯表面金属引起热疲劳(开裂)。热模的工作特点是间歇性．热金属每次形成后，都要用水、油、气等物质冷却模芯表面。因而．热模的工作环境是反复加热和制冷，导致模芯表面的金属反复加热和冷缩，即不断承受拉压应力的作用．结果导致模芯表面开裂，称为热疲劳，因此对热模具钢给出了第二个基本使用性能规定．也就是说，它有很强的热疲劳抗力。一般来说，危害钢热疲劳抗力的主要因素有：

　　①钢的传热性。钢传热性高，可降低磨具表面金属的热水平，进而降低钢的热疲劳选择性。一般认为钢的传热性与合碳量有关，含碳量大时传热性低，热作模具钢不宜选用高碳钢。中碳钢(C0)一般用于生产.3%5~0.6%合碳量过低．降低钢的硬度和强度．也是不利的。 ②钢的零界点危害。一般钢的零界点（Acl）越大．钢的热疲劳选择性越小。因而．添加合金元素Cr通常通过添加合金元素、W、Si、提升钢的零界点。然后提高钢的热疲劳抗力。

　　2.钢常用热作模具

　　(1)铸造模具用钢。一般来说，锤锻模钢有两个明显的问题。一是工作时受冲击负荷的影响．因此，对钢材的物理性能要求很高，特别是对塑变抗力和韧性要求很高；二是铸模截面尺寸大（＜400mm)因此对钢的淬透性要求很高，以保证所有磨具机构和性能均匀。

　　5CrNiMo是铸造楼中常见的钢材、5CrMnmo、5CrNiW、5CrNiTi及5CrMnmoSiV等。不同类型的锤眼模具应选用不同的材料。5CrNiMo适用于大型或大型铸造模型．也可以使用5CrNiTiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi等。5CrMnMO钢一般用于中小型铸造模具。

　　(2)热挤压模具用钢，热挤压模具的工作特点是载入速度慢。因此，模芯的热温较高，一般可达500-800℃。对此类钢材的性能指标要求以高温强度强(即回火稳定性强)和耐热疲劳性强为主。适当降低对ak和淬透性的需求。一般热挤压模规格较小，通常低于 70~90 mm。常见的热挤压模具有4CrW2Si、3Cr2W8V及5％热作模具钢，如Cr型。其中4CrW2Si．可制作冷模具钢或热模具钢．由于用途不同，可采用不同的热处理工艺。冷模具采用低淬火温度(870-900℃)和低温或中温回火解决；热模具采用高淬火温度(一般为950-1000℃)和高温回火解决。

　　(3)压铸模用钢。一般来说，压铸模钢的性能指标与热挤压模钢相似，即回火稳定性高，热疲劳抗力强。因此，通常选用的钢种与热挤压模具钢大致相同。如果选择4CrW2Sii，．钢材，如3Cr2W8V。但与低溶点Zn合金压铸模具不同。可选用40Cr、30crmnsi和40crmo等。、4Cr5Mosiv 等待Cu合金压铸模．多采用3Cr2W8V钢。

　　近些年．高熔点铝合金和镍合金多用于轻金属压铸工艺的应用。或者对3Cr2W8V钢进行CR-Al-用于制造轻金属压铸模具的SI三元共渗。高强度铜合金作为压铸模材料QRO90和特殊压铸模碳钢skd11、H13、HD、GR、Y10这些。随着新模具材料的选择，热处理器将实现新的挑战和超越。

　　虽然热作模具钢可以是500～在600℃甚至800℃的高温下工作，但如果超过这个温度，热作模具钢的强度会降低，影响热作模具钢的性能。因此，为了增加热作模具钢的使用寿命，有必要对热作模具钢进行降温和制冷。热作模具钢应具有较高的热强度、热疲劳性能和良好的耐磨性。

　　三、热作模具钢的选材 为了满足热作模具钢的技术性能，碳钢在成分层面的碳含量较低，通常在0.300.55范围内，经热处理后具有良好的热疲劳和传热性能。Cr作为合金元素添加的Cr、W、Mo、V等四种原素能与碳融合产生独特的渗碳体。这种独特的渗碳体对热作模具钢的抗淬火水平、淬火后的硬度和耐热性有很大影响。因此，在热作模具钢中必须有Cr、W、Mo、V等元素。虽然W可以提高钢的热强度，但过多的W含量可以提高热疲劳的敏感性，Mo也可以提高钢的热强度。Mo成分也可以降低钢的热疲劳抗力，但如果Mo代W在获得相同热强度的条件下具有较高的耐热疲劳水平。目前国内一般压铸模用H134Cr5MoV1Si代替3Cr2W8V。但3Cr2W8V优于H13或H11，考虑到磨具高温下的热强度和抗变形水平。3Cr2W8V仍用于锻模和精模在高温下工作。 1、采用钢制铸造磨具 1、锤锻模对冲击载荷韧性要求很高。 5CrMnMomo优化中小型锤锻模型 5crnimomo大型锤锻模 超大型锤锻5Cr2NimoVSimi 2、冲压机锻模冲击载荷小，热强度高。 4Cr5MoSiviviv模型优化冲压模型 4Cr5MoSiv1 2、热挤压模具采用钢 热挤压模具的工作特点是载入速度慢，因此凹模具的热温一般可达500800℃。这类钢的性能指标应以耐磨性、强回火稳定性和耐热疲劳性为主。 轻合金挤压采用4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV1钢等韧性好的热作模具钢。 除4Cr5Mosiv4Cr5Mosiv1钢外，钢、铜、铜合金挤压还可采用高温强度较好的热作模具钢，如3Cr2W8V钢。5Cr4W5Mo2V钢是一种新型的热模具钢。该钢具有较高的红硬度、高温强度和耐磨性。一般热处理或化学热处理可替代3Cr2W8V钢，制造部分热挤压模具，使用寿命较高。 表2 用钢选择热挤压模具 热挤压工件材料 模 具 名 称 型腔 冲针 芯轴 挤压缸体套 铝、镁合金 4Cr5MoSiv1 4Cr5Mosiv 4Cr5MoSiv1 4Cr5Mosiv MnSiMoV4CrMn 4Cr5MoSiv1 4Cr5Mosiv 4Cr5W2VSi 4Cr5MoSiv1 4Cr5Mosiv 铜和铜合金 4Cr5MoSiv1 4Cr5Mosiv 3Cr3Mo3W2V 3Cr2W8V 5Cr4W5Mo2V 4Cr5MoSiv1 3

Cr2W8V MnSiMoV4CrMn 5Cr4W5Mo2V 4Cr5MoSiv1 3Cr2W8V 3Cr3Mo3W2V 4Cr5MoSiv1 4cr3Mo3Siviviv 3、采用钢制压铸模具 在服务环境下，压铸模具继续承受快速、高压喷涌、金属冲刷腐蚀和加热效果。一般来说，压铸模具钢的性能指标要求与热挤压模具钢相似，即规定的耐磨性、强回火稳定性和耐热疲劳性。因此，通常选用的钢种与热挤压模具中使用的钢种大致相同。因此，通常选用的钢种与热挤压模具中使用的钢种大致相同。 Zn合金压铸模具4Cr5MoSiV4Cr5W2VSi钢等 Mg合金压铸模具4Cr5MoSiv13Cr3Mo3W2V钢等 3Cr3Mo3W2V3Cr2W8VCu合金压铸模具。 3Cr3Mo3W2V钢具有较高的热强度、耐热疲劳性、耐磨性和耐回火稳定性。 3Cr3Mo3W2V钢的韧性和抗疲劳性能优于3Cr2W8V钢，其使用寿命也高于3Cr2W8V钢。

　　不同用途的磨具在材料选择上有很大的不同。热模具钢用于煅烧，冷模具钢用于冲压，压铸模具、铸造磨具、拉丝模具、塑料模具、FRP成型模具等。

　　根据各种不同的模具工艺原理，明确拔模角，1 满足模具性能指标的要求。2 考虑模具材料的使用性能。 3 合理性。