高强钢/超高强钢热冲压模具材料选择与化学成分详解

合理选用冲压模具材料是降低成本、节约资源的重要措施，选择模具材料依据冲压零件定位，根据冲压零件形状、板料性能、生产工艺条件、生产批量以及生产环境等先知条件，确定对模具材料的最低性能要求，选择合理模具材料。

冲压模具选择依据可参考相应的冲压手册及模具手册^[127-129]。热冲压作为一项新技术，其模具针对高温板料成形，难以使用润滑剂。模具承受剧烈热摩擦磨损，淬火过程通过模具保压完成，保压过程中零件与模具、模具与冷却介质之间必须保证足够的换热，控制模具升温。另外由于模具型面附近布置有冷却管道，因此对模具的强度、韧性、导热性能、耐高温性能、耐疲劳性能等要求较高。热冲压模具在冷热交替的工况下工作，内部保持高速冷却水循环，与红热钢板直接接触，最高工作温度能达到200℃以上。工作环境恶劣，内部管道的防锈能力也不可忽视，它们共同决定着模具的综合寿命。

下面以五种热作模具钢为例，说明热冲压模具材料选择依据。美国SCM公司生产的复合模具材料Glidcop，采用极细小的Al₂O₃微粒强化铜基体，除了具有高强度和高硬度，还具有很高的热导率[449W/（m·K）]和软化温度（900℃），但这种材料比较昂贵^[130，131]；热冲压模具材料Cr7V中的Cr、Mo和V含量较高，材料具有良好的耐热性，在冷热环境下均具有很高的耐磨性，且热稳定性很好；H13（4Cr5Mo SiVl）具有良好的热强度、硬韧性、耐磨性能和热疲劳性能，是一种通用热作模具材料，可以作为受力不复杂热冲压件的备选；HHD钢是一种新型热作模具钢，该钢通过合理的合金化、孕育、变质和净化技术来提高强韧性，经过稀土复合变质，提高抗氧化性和抗热疲劳性，同时具有较高的高温强度和较好的高温稳定性。常温下HHD钢的硬度在48HRC以上，当温度升高到600℃时，硬度仍在498HV以上，保持较好的型面准确度[¹³⁰]。

部分热冲压用模具材料的化学成分见表4-18，热冲压模具用材料的选用见表4-19。

表4-18 部分热冲压用模具材料的化学成分（质量分数，%）(www.xing528.com)

表4-19 热冲压模具用材料的选用