一、热变形模具的服役条件、失效方法和性能请求：
根据工作条件，热成形模具（又称热作模具）可以分为锤锻模、热挤压模、热镦模、精锻模和压铸模。
1、锤锻模
工作条件：在高温下通过冲击加压，强迫金属成形。模具在工作过程中经受宏大的冲击负荷，同时经受压应力、拉应力和附加曲折应力，被锻金属在模具型腔内运动又产生强烈的摩擦力，型腔表面经常与高温金属(玄色金属为1100～1150℃,有色金属温度稍低)接触，被加热至300～400℃，局部高达500～600℃。此外用于经常受到重复加热和冷却，极易产生热疲惫损伤。
失效方法：型腔尺寸被磨损和产生纵向、横向裂纹，以及网状裂纹(龟裂)，即所谓热疲惫裂纹。
性能请求：在工作温度下保持高的强度、良好的冲击韧性、高的热疲惫抗力、良好的抗氧化性、抗热冲刷才能、良好的导热性。
2、热挤压模
工作条件：热挤压模的受力情况与冷挤压模有类似的一面，热挤压冲头在全部工作过程中的受力状态是蒙受带曲折应力的拉压(大压、小压)交变应力(拉压疲惫),也蒙受必定的多次冲击压缩负荷。另一方面在冷、热应力作用下，冲头又经受热疲惫和冲刷(又称热磨损)。
失效方法：热疲惫(龟裂)裂纹和表面磨损
性能请求：请求模具材料在工作温度下有高的强度(拉压疲惫强度和曲折疲惫强度)、高的硬度和高的耐磨性，高的热疲惫抗力、抗氧化性、抗热冲刷才能和良好的导热性。
3、压铸模
工作条件：在高压下使熔融金属压铸成形，故模具在工作时经受高的压力，重复与炽热金属(有色合金600℃左右；玄色金属压铸温度更高)接触，被重复加热与冷却、工作型腔易产生热疲惫和磨损，且型腔与炽热的金属相接触，易产生化学作用。
失效产生：在机械、热和化学介质作用下，模具型腔变得粗糙，产生裂纹、损伤、磨损与腐化等。
性能请求：高的淬透性，精良的抗热烧蚀性(包含高的热疲惫抗力。抗氧化性和热强性)。
二、锻模用钢
我国应用最广泛的锤锻模用钢为5CrMnMo,5CrNiMo。
1.化学成分
这类钢请求有必定的硬度，又请求有高的冲击韧性。
碳：碳含量不宜过高，一般在0.45-0.6%之间。
铬：铬可以提高钢的强度，含量在1％左右，能较明显地提高钢的冲击韧性，同时增加钢的淬透性和回火稳固性。
镍：镍明显地提高钢的强度和韧性，对于同时含铬、钼的钢来说，镍能大大提高钢的淬透性。
锰：锰重要用来代替镍，能明显地提高钢的淬透性，锰增加钢的过热敏感性并引起回火脆性。
硅：硅能增加钢的淬透性，提高钢的强度。回火稳固性和耐热疲惫性，但硅含量较高(>1%)使，会增加钢的回火脆性，下降冲击韧性。
钼、钒：钼和钒的都能细化晶粒，减少过热偏向，提高钢的回火稳固性，钼还能削弱回火脆性。
2、铸造和退火
锤锻模用钢由于在工作过程中蒙受很高的应力和冲击载荷，所以必需具有均匀的组织和性能，这对于大型的或外形复杂的模具尤为重要。因此，对于制作蒙受高负荷或大型模具的坯料，要经过各向铸造的过程，并进行镦粗和拔长，其交替进行的次数应不少于2～3次。5CrNiMo、5CrMnMo等钢的铸造加热温度为1150～1180℃，终锻温度为850～880℃。为减轻脱碳现象，加热温度不宜过高，加热时间不宜过长。铸造后应进行缓冷。锻坯可进行不完整退火或高温回火。5CrNiMo钢的退火工艺如下：
钢号 加热温度
(℃) 保温时间
(h) 冷却方法
5CrNiMo 780-800 4-6
炉冷( 50 ℃/h)至～500℃后空冷
3、淬火和回火
小型锻模：由于小型模锻件冷却比拟快，强度较高，故锻模需具有较高的耐磨性，硬度应在HRC40～44范畴内。
中型锻模：中型锻模加工较大的锻件，答应有较低的硬度HRC36～41。
大型锻模：大型锻模由于锻模尺寸很大，淬火时的应力和变形比拟大，需要有较高的韧性，硬度以在HRC35～38范畴内为宜。
锤锻模用钢的淬火温度和回火如下：
钢号 淬火温度(℃) 冷却介质 硬度(HRC)
5CrNiMo 830-860 油 53～58
5CrMnMo 820-850 油 53～58
钢号
锻模类型 回火温度(℃) 硬度(HRC)
5CrNiMo 小型 490～520 44～47
中型 520～540 38～42
大型
560～590 34～37
5CrMnMo 小型 490～520 41～47
- 中型 520～540 38～41
三、热挤压、压铸模用钢
很多热挤压模、压铸模需较长时间与高温的金属接触，受热的温度比拟高，还要蒙受较高的应力。
此类钢常见的有铬系和钨系，成分如下：
1、铬系热变形模具钢
铬系热变形模具钢含有大约5％Cr,并参加W、Mo、V、Si。由于含Cr较高，因而有较高的淬透性。参加1％Mo时，淬透性更高，故尺寸很大的模具淬火时也可以空冷。图8-4-1为淬火温度对4Cr5MoSiV钢硬度的影响。
这类钢具有高的强度和韧性，抗氧化性较好(由于含Cr和Si)，Si、Cr还提高钢的临界点，有利于提高其抗热疲惫性能，参加V可加强钢的二次硬化现象，增加热稳固性。图8-4-2为回火温度对几种钢硬度的影响。
2、钨系热变形模具钢
钨系热变形模具钢重要用于制作尺寸不大的热锻模、铝及铜合金的压铸模、钢及铜合金的热挤压模等。
钨系热变形模具钢的重要特点是具有高的热稳固性，W提高热稳固性和耐磨性，含W量越高，热稳固性越高。Cr增加钢的淬透性，使模具有较好的抗氧化性。3Cr2W8V钢由于大批合金元素的参加，使共析点大大左移，因此含碳量不高，但已属于过共析钢。碳化物形成元素W和Cr提高钢的临界点，因而提高抗热疲惫性能，同时在高温下比低合金热变形模具钢具有更高的强度和硬度。
3、铸造和热处理：
以3Cr2W8V钢为例：
铸造：
始锻温度为1080～1120℃，终锻温度为900～850℃。
退火：
退火工艺为830～850℃，保温3～4h后，以£ 40℃/h的速度炉冷至£ 400℃，出炉空冷。退火状态组织为铁素体基体上散布着M2C和M23C6。
淬火：
成品热处理工艺一般采用1080℃～1150℃淬火加热。如请求高温机械性能时(如作压铸模),则采用上限加热温度，使合金碳化物充分溶解，以保证高硬度和高的热硬性。对于蒙受必定载荷，请求有较好韧性的模具(如热锻模)，则采用下限淬火温度。淬火后的组织为马氏体和过剩碳化物(6%左右)以及残余奥氏体。硬度为HRC50-55。
回火：
回火温度一般采用560～600℃，回火组织为回火马氏体＋过剩碳化物，硬度HRC40～48。
这类钢重要用于制作高温下蒙受高应力，但不蒙受冲击负荷的压铸模、热挤压模和顶锻模等。
http://www.horsefast.com
