锻造模具用钢的选用与应用

不管是自由锻还是模锻，本节均以锻压机中的这些模具为研究对象来展开话题。除了模具以外，锻压机的活塞杆使用铬钼钢和镍铬钼钢等机械结构钢，压头和模座等使用SKT4钢等。

热锻模的损伤形式和性能要求如图4-24所示。锻模要求具有高温耐磨性、耐热龟裂性及耐开裂性。锻造原来以自由锻为主流，致使冲击负荷较大，因此要求材料韧性好，一般使用SKT4钢。该钢种是组成为0.55%C-0.8%Mn-1.65%Ni-1%Cr-0.45%Mo-0.1%V的Ni-Cr-Mo钢，淬透性和韧性俱佳。

后来，从降低噪声、保护环境的角度出发，自由锻逐渐向模锻转化。伴随着这一转变，抗软化性及高温强度材料的需求量增加，热作模具钢也逐渐得到了采用。其中0.2%C-3%Cr-1%Mo系钢（如大同品牌GF78）被用于大型曲轴锻模等。

为进一步增强高温耐磨性，3%Cr-3%Mo系热作模具钢得到了应用。JIS标准中的SKD7（0.33%C-3%Cr-2.75%Mo-0.55%V）钢是具有代表性的钢种，各厂家还分别研制了其改良钢种。此外，还有高温强度更高的SKD8（0.40%C-4.4%Cr-0.4%Mo-4.2%W-1.9%V-4.3%Co）钢种。典型钢种的回火硬度曲线和高温硬度如图4-25和图4-26所示。SKD7系钢（大同DH71）在温度高于600℃时，其回火硬度和高温硬度较高，体现了出色的高温耐磨性。但这些钢的淬透性差，尺寸较大时心部淬不透，回火后韧性也较低，所以不适用于大型锻模。

图4-24 热锻模的损伤形式和性能要求

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图4-25 典型钢种的回火硬度曲线

图4-26 典型钢种的高温硬度曲线

锻模有时也采用析出硬化型模具钢。这是在材料生产厂预先热处理到约40HRC后提供给用户的钢种。该钢种经刻模加工后可直接交付使用。其后在使用中随模具表面温度上升产生析出硬化效果，使硬度达到45～48HRC，有助于提高耐磨性。因此，其适用于因加工对象材料塑性流动剧烈，易导致模具表面温度上升的深型腔模具。表4-13中的析出硬化钢即相当于该类钢。

随着锻造部件的无切屑化及近净成形技术（NNS）的进展，企业开始注重利用闭式模温锻及强化水冷等方法来提高精度。虽然温锻较适用于制造汽车的轴承件及等速万向节的外座圈等部件，但由于温度仅达800℃，以至加工对象材料的变形阻力较大，故要求模具具有高温强度和耐磨性。具有此性能的一直是中碳并具有高韧性和出色高温强度的基体高速工具钢。最近，有厂家开发出将粗大一次碳化物含量降至极低的新型基体高速工具钢[大同DRM1：0.6%C-4.2%Cr-5%（2Mo+W）-1.5%V]，可望在多种用途上进一步延长寿命^[15]。

该高速工具钢是以消除通常基体高速工具钢中残留的粗大一次碳化物为目标，经改善化学成分、施以重熔精炼（ESR）及调整最佳制造条件，来设法抑制粗大碳化物生成的新钢种。