如何选择热作模具钢？

热作模具钢是用来制造高温下使金属成形的模具，如热锻模、热挤压模、压铸模等。

1.热作模具钢的性能要求

热作模具在工作时的主要特点是与热态(温度高都可达1100℃～1200℃)金属相接触。因此带来两方面的问题，其一是使模腔表层金属受热，温度可升至300℃～400℃(锤锻模)、500℃～600℃(热挤压模)、甚至近千度(钢铁材料压铸模)；其二是使模腔表层金属产生热疲劳(系指模具型腔表面在工作中反复受到炽热金属的加热和冷却剂的冷却交替作用而引起的龟裂现象)。此外，还有使工件变形的机械应力和与工件间的强烈摩擦作用。故模具常见失效形式是变形、磨损、开裂和热疲劳等。因此，用于热作模具的材料应满足以下性能要求。

(1)高的热硬性和高温耐磨性。

(2)足够的强度和韧性，尤其是受冲击载荷较大的热锻模。

(3)高的热稳定性，在工作过程中不易氧化。

(4)高的抗热疲劳能力。

2.热作模具钢的成分特点(www.xing528.com)

(1)这种钢一般是中碳钢(wC＝0.3%～0.6%)，以保证在回火后获得较高的强度和韧性。

(2)加入较多的提高淬透性元素，如Cr、Ni、Mn等。镍在强化钢基体(铁素体)的同时还能提高其韧性。

(3)加入能产生二次硬化的合金元素，如Mo、W、V等。对于要求有较高热强度的热压模具，这是保证性能的重要途径。

3.热作模具钢的热处理

热锻模的预备热处理是退火，目的在于消除锻造应力，改善可加工性。退火后的组织为细片状珠光体与铁素体。5CrMnMo的退火温度为780℃～800℃(A3以上)，保温4～5h后炉冷，硬度为197～241HBW。最终热处理是淬火加回火，以获得所需力学性能。回火温度应根据模具大小确定，模具截面尺寸较大的，硬度应低些。因为大尺寸模具回火后还需切削加工，此外还应具有较高的韧性。对模具的模面与模尾也有不同的硬度要求。为了避免模尾因韧性不足而发生脆断，回火温度应高些；而模面是工作部分，要求硬度较高，相应回火温度应低些。热锻模采用5CrMnMo钢，淬火加热前应在5000℃预热一次，淬火加热温度约820℃～830℃。为了防止淬火开裂，一般预冷至750℃～780℃后油冷，冷却至Ms点时取出回火，以避免开裂。回火后的组织为回火托氏体或回火索氏体。

压铸模在工作时与炽热的金属接触时间较长，所以要求模具钢具有更高的热硬性、抗热疲劳能力和良好的导热性，还应有抗金属液的冲刷和耐蚀能力。常用的牌号是3Cr2W8V、4CrSi和4CrW2Si等。3Cr2W8V虽然wC≈0.3%，但由于合金元素使S点左移，因此已属过共析钢。由于钨的质量分数wW＝8%，回火抗力提高，有二次硬化现象，从而保证了热硬性。合金元素铬、钨、钒等使A1提高到820℃～830℃，因而提高了抗热疲劳性。这种钢在600℃～650℃下σb可达1000～1200MPa，而且淬透性好，在截面直径100mm以下可在油中淬透。常用来制造浇铸温度较高的铜合金和铝合金的压铸模。

对于塑料模具，由于受力不大，冲击较小，工作温度不高，只要求有较低的表面粗糙度，一般可选用弱钢或铸铁。