第7章_熱作模具材料用鋼及熱處理

1、 專業(yè)課第7章 熱作模具材料與熱處理Maniactive主要用于制造對高溫狀態(tài)的金屬進行熱成形的模具。如主要用于制造對高溫狀態(tài)的金屬進行熱成形的模具。如熱鍛模具、熱擠壓模具、壓鑄模具、熱剪切模具等。這熱鍛模具、熱擠壓模具、壓鑄模具、熱剪切模具等。這類鋼含碳量一般為類鋼含碳量一般為0.3%0.5%，添加提高高溫性能的鎢、，添加提高高溫性能的鎢、鉬、鉻、釩等合金元素，又分為鍛造模塊用鋼、鉻鉬系鉬、鉻、釩等合金元素，又分為鍛造模塊用鋼、鉻鉬系熱作模具鋼、鉻鎢系熱作模具鋼、奧氏體型高溫熱作模熱作模具鋼、鉻鎢系熱作模具鋼、奧氏體型高溫熱作模具鋼等。特殊要求的熱作模具有時采用高溫合金和難熔具鋼等。特殊要求

2、的熱作模具有時采用高溫合金和難熔合金制造。合金制造。 第第7 7章章 熱作模具鋼及其熱處理熱作模具鋼及其熱處理目錄Maniactive第一節(jié)第一節(jié) 熱作模具的工作條件與性能要求熱作模具的工作條件與性能要求 一、熱作模具的工作條件熱作模具的工作條件 熱作模具是將加熱到再結晶溫度以上的固態(tài)或液態(tài)金屬壓制成型的工具，包括熱鍛模具、熱擠壓模和壓鑄模三類。熱作模具工作條件的主要特點是與熱態(tài)金屬相接觸，這是與冷作模具工作條件的主要區(qū)別。 熱作模具的工作條件主要有以下三方面: (1)型腔表層金屬受熱。盡管熱鍛模具不同，型腔表層金屬受熱溫度也不相同，但是最 低也有幾百攝氏度;熱擠壓模具與壓鑄模具型腔表層溫度更

3、高。 (2) 型腔表層金屬產生熱疲勞。 熱作模具的工作特點是具有間歇性。每次使熱態(tài)金屬成型后都要用冷卻介質冷卻型腔的表面。因此，熱作模具的工作狀態(tài)是反復受熱和冷卻，從而使型腔表層金屬產生反復的熱脹冷縮，即反復承受拉壓應力作用。其結果是引起型腔表面出現(xiàn)裂紋，稱為熱疲勞現(xiàn)象。 (3) 載荷作用。錘鍛模受強烈的沖擊載荷和工作應力;熱擠壓模具和壓鑄模具是在高壓下服役的。 Maniactive二、熱作模具鋼的分類二、熱作模具鋼的分類 按用途不同，可將熱作模具材料分為熱鍛模用鋼、熱擠壓模用鋼、壓鑄模用鋼、熱沖裁模用鋼等；按工作溫度不同，可將熱作模具材料分為低耐熱鋼(350370)、中耐熱鋼(550600)

4、、高耐熱鋼(580650)等。特殊要求的熱作模具有時采用高溫合金和難熔合金制造。Maniactive三、 熱作模具的性能要求熱作模具的性能要求 1.力學性能力學性能1) 硬度和強度 要求材料在模具的服役溫度下，仍保持一定的硬度和強度，并且具有良好的熱穩(wěn)定性，以防止模具發(fā)生變形。2) 韌性 很多熱作模具，特別是鍛錘用模具，在工作過程中經常要承受較大的沖擊載荷，為了防止模具開裂，要求模具材料必須有較高的沖擊韌度和斷裂韌度。3) 熱疲勞抗力 大部分熱作模具都是在周期性的溫度急劇變化下服役的，在模具表面產生應力。為防止模具表面產生熱疲勞裂紋，要求模具材料具有良好的熱疲勞抗力。4) 化學穩(wěn)定性 熱作模具

5、往往在較高的溫度下工作，模具工作面與空氣、液態(tài)金屬或其他介質接觸，要求模具材料具有在工作溫度下的抗氧化性能或抗液態(tài)金屬沖蝕的性能。 Maniactive 1.力學性能力學性能 熱作模具工作時除了承受周期性載荷作用之外，還要承受高溫及周期性的急冷急熱變化。熱交變應力易使熱作模具材料發(fā)生疲勞破壞，導致模具熱裂。 一般說來，影響鋼的熱疲勞性能的因素主要有: 鋼的導熱性 鋼的臨界點 Maniactive 2.工藝性能工藝性能 （1）加工性 熱作模具材料的加工性主要包括冷加工中的切削加工性能和熱加工中的鍛壓加工性能兩種。它主要取決于鋼的化學成分和熱處理工藝等。 （2）淬透性和淬硬性 熱作模具對這兩種性能

6、要求根據(jù)其工作條件不同有所側重。對于小型模具，由于尺寸小，容易淬透，所以只要求高的硬度，偏重于高淬硬性;對于尺寸較大的模具，如果截面未淬透，則回火后未淬透部分的屈服點和韌性會顯著降低，影響模具工作壽命，所以其淬透性更為重要。 （3）熱處理變形性 熱作模具在熱處理時，尤其在淬火過程中，要產生體積、形狀變化，為保證模具質量，要求模具鋼的熱處理變形小，各方向變化相近似，且組織穩(wěn)定。它主要取決于熱處理工藝和鋼的冶金質量等。 （4）脫碳敏感性 熱作模具如果在無保護氣氛下加熱，其表面會發(fā)生氧化、脫碳現(xiàn)象，就會使其硬度、耐磨性、使用性能和使用壽命降低。因此，要求模具鋼的氧化、脫碳敏感性好。對于某些氧化、脫碳

7、敏感性強的熱作模具鋼，可采用特種熱處理，如真空熱處理、可控氣氛熱處理等。 Maniactive第二節(jié) 熱鍛模具鋼熱鍛模具鋼 一、熱鍛模具鋼材料一、熱鍛模具鋼材料 熱鍛模具常用材料熱鍛模具常用材料Maniactive 性能要求性能要求1) 高的沖擊韌度和斷裂韌度：對錘鍛模用鋼，沖擊韌度應大于或等于30Jcm2，沖擊韌度是鍛模鋼的基本性能。為阻止或延緩裂紋擴展而導致模具斷裂，還要求鍛模鋼必須具有高的斷裂韌度。2) 高的高溫硬度及高溫強度：為防止熱鍛模發(fā)生早期磨損及變形，模具鋼應具有較高的高溫硬度和高溫強度。3) 高的淬透性：熱鍛模尺寸較大，要求模具整個截面力學性能均勻致。如果心部未淬透，則可能形成

8、貝氏體或其他組織，導致模具早期斷裂。4) 高的熱疲勞抗力：若導熱性好、熱脹系數(shù)小，則熱疲勞抗力高，可以延緩熱疲勞裂紋的產生。5) 較高的回火穩(wěn)定性：防止模具在高溫服役中被繼續(xù)回火，導致硬度下降而影響耐磨性。6) 良好的工藝性能及抗氧化性能。 常用的熱鍛模具鋼在合金工具鋼標準中列入的有5CrNiMo、5CrMnMo、4CrMnSiMoV三種。Maniactive5CrNiMo鋼鋼 5CrNiMo鋼具有良好的韌性、強度和高耐磨性。它在室溫和500600時的力學性能幾乎相同。在加熱到500時，仍能保持住HB300左右的硬度。由于鋼中含有鉬，因而對回火脆性并不敏感。從600緩慢冷卻下來以后，沖擊韌性僅

9、稍有降低。 5CrNiMo鋼具有良好的淬透性。300mm400mm300mm的大塊鋼料，自820油淬和560回火后，斷面各部分的硬度幾乎一致。該種鋼用來制造各種大、中型鍛模。該種鋼易形成白點，需要嚴格控制冶煉工藝及鍛軋后的冷卻制度Maniactive5CrNiMo鋼鋼 力學性能力學性能該鋼具有良好的塑性、韌性、尺寸效應不敏感。但由于碳化物形成元素含量低，二次硬化效應微弱，熱穩(wěn)定性差，高溫強度低。5CrNiMo鋼在400以下工作可以保持較高強度，高于400時強度急劇下降，如溫度升高到550時，與室溫比較b下降將近一半。Maniactive5CrNiMo鋼鋼 熱處理工藝、組織及性能熱處理工藝、組織

10、及性能 1) 鍛造工藝 鍛坯加熱溫度11001150，開鍛溫度10501100，終鍛溫度800850，砂冷或坑冷。 2) 淬火、回火工藝 淬火預熱溫度600650，加熱溫度830860，油淬。Maniactive5CrNiMo鋼鋼 (3)應用范圍應用范圍 5CrNiMo是目前國內用量較大的鍛模鋼，通用性強，大、中、小型模塊，深、淺型槽的模塊均用5CrNiMo鋼。由于5CrMnMo及新鋼種的研制成功，5CrNiMo應用范圍在逐漸縮小。由于該鋼淬透性好，更適合用于大批量生產的大、中型模塊。 Maniactive5CrMnMo鋼鋼 5CrMnMo鋼具有與5CrNiMo鋼類似的性能，淬透性較差。此外在

11、高溫下工作時，其耐疲勞性遜于5CrNiMo鋼。此鋼適于制造要求具有較高耐磨性的各種類型鍛模（邊長400mm）。要求韌性較高時，可采用電渣重熔鋼。 Maniactive5CrMnMo鋼鋼 力學性能力學性能Maniactive5CrMnMo鋼鋼 熱處理工藝、組織及性能熱處理工藝、組織及性能 1) 鍛造工藝 鋼坯鍛造加熱溫度11001150、始鍛溫度10501100、終鍛溫度800850、鍛后緩冷(坑冷或砂冷)，注意防止模具開裂。 2) 退火工藝等溫退火加熱溫度850870，等溫溫度680，退火硬度197241HBS。 3) 淬火工藝 加熱溫度840860油淬，冷到150180左右出油并立即回火。為

12、減少變形及開裂，淬火時最好延時冷卻，可空冷到740780，然后入油。Maniactive5CrMnMo鋼鋼 4) 回火工藝 回火工藝見表。Maniactive5CrMnMo鋼鋼 應用范圍應用范圍 與5CrNiMo比較，該鋼淬透性及韌性均較低。因此，只適用于制造要求較高強度和耐磨性，而韌性要求不甚高時的各種中、小型錘鍛模具及部分壓力機模塊，也可用于工作溫度低于500的其他小型熱作模具。Maniactive4CrMnSiMoV鋼 4CrMnSiMoV鋼是近20年來我國低合金大截面熱作模具鋼領域發(fā)展的鋼種之一。該鋼具有較高的抗回火性能，好的高溫強度、耐熱疲勞性能和韌性，而且有很好的淬透性，冷、熱加工

13、性能好。該鋼適宜制造各種類型的錘模和壓力機鍛模。 Maniactive4CrMnSiMoV鋼(1)力學性能 強度、塑性、韌性指標都高于5CrNiMo，沖擊韌度和5CrNiMo差不多。Maniactive4CrMnSiMoV鋼（2）工藝性能Maniactive4CrMnSiMoV鋼 （3） 實際應用 適用于大中型鍛模，也可用于中小型鍛模，經與5CrNiMo等熱模鋼壽命比較，該鋼使用壽命最高-如連桿模前梁模齒輪模突緣節(jié)模（深型模)等均比5CrNiMo模具壽命提高o1o8倍，用于矯正模彎曲模具和平鍛機鍛模使用壽命比5CrNiMo一般都高0.5倍，個別超過1-2倍.Maniactive5Cr2NiMo

14、VSi鋼 錘煅模具及大截面壓力機模具用鋼5CrMnMo 和5CrNiMo 等主要問題是碳化物形成元素含量低熱穩(wěn)定性差高溫強度低耐熱磨損和熱疲勞性能,淬透性能也較低；因此，模具型腔表面易于發(fā)生熱磨損熱機械疲勞，模具壽命普遍較低。 5Cr2NiMoVSi 鋼主要加入了一定量的釩和硅，將碳鎳；鉻鉬等元素含量合理配置，具高溫強渡提高64%，熱穩(wěn)定性表現(xiàn)為溫度可提高150-170度下使用；對于500mmx500mm截面的鍛模其心部硬度較5CrNiMo 鋼高出13HRC可使用壽命可提高一倍左右.Maniactive5Cr2NiMoVSi鋼 5Cr2NiMoVSi鋼屬于大截面熱鍛模具鋼，具有高的淬透性。鋼加

15、熱時奧氏體晶粒長大傾向小，熱處理加熱溫度范圍較寬，鋼的熱穩(wěn)定性、熱疲勞性能和沖擊韌性較好，適宜制造大截面的壓力機和模鍛錘等用熱作模具。 Maniactive5Cr2NiMoVSi鋼(1)力學性能Maniactive5Cr2NiMoVSi鋼(2)工藝性能鍛造Maniactive5Cr2NiMoVSi鋼預備熱處理Maniactive5Cr2NiMoVSi鋼淬火和回火Maniactive5Cr2NiMoVSi鋼(3)應用 鋼的應用實例：制造汽車前梁模具，使用設備為1200t機械壓力機, 5CrNiMo 鍛模平均壽命5000件； 5Cr2NiMoVSi鋼模具8000件,后橋圓柱齒輪.使用沒備為630t

16、摩擦壓力機 5CrNiMo 鋼制模具壽命800900件； 5Cr2NiMoVSi鋼模具20002250件；Maniactive4Cr5MoSiV(H11)鋼鋼 4Cr5MoSiV鋼是一種空冷硬化的熱作模具鋼。該鋼在中溫條件下具有很好的韌性，較好的熱強度、熱疲勞性能和一定的耐磨性，在較低的奧氏體化溫度條件下進行空淬，熱處理變形小，空淬時產生氧化鐵皮的傾向小，而且可以抵抗熔融鋁的沖蝕作用。Maniactive4Cr5MoSiV(H11)鋼鋼(1)力學性能力學性能4Cr5MoSiV鋼，簡稱H11鋼，是一種空冷硬化型熱作模具鋼WCr=5，淬透性很好。該鋼在中溫具有較好的熱強度、高的韌性和耐磨性，在工作

17、溫度下有較好的抗冷熱疲勞性能，此外，抗氧化性能好，熱處理變形小。 Maniactive4Cr5MoSiV(H11)鋼鋼 與5CrNiMo鋼相比，H11鋼的熱強性和耐磨性都較高，而韌性相似，淬透性較好、是制作鍛模的好材料。由于韌性較高，甚至在淬火狀態(tài)也還有一定的韌性，抗熱疲勞性能特別好，因此用它制作高速錘鍛模是非常理想的，有時也用于制作壓鑄模、擠壓模等。Maniactive4Cr5MoSiV(H11)鋼鋼(2)熱處理工藝、組織及性能熱處理工藝、組織及性能 1) 鍛造工藝 H11鋼的碳含量不高，熱塑性較好；易于鍛造和軋制。當鍛制大型鍛件時，最好先緩慢加熱到750，然后迅速加熱到鍛造溫度，以減少氧化

18、和脫碳現(xiàn)象。H11鋼的淬透性好，鍛后應采用爐冷或在緩冷坑中冷卻。并及時退火處理。 Maniactive4Cr5MoSiV(H11)鋼鋼2) 退火工藝 Hll鋼的退火加熱溫度為845900，保溫4h5h，然后以28h的冷卻速度冷到550出爐，退火硬度為192235HBS，退火組織為粒狀和點狀珠光體。為減少氧化脫碳，退火最好在可控氣氛退火爐中進行。 Maniactive4Cr5MoSiV(H11)鋼鋼3) 淬火、回火工藝 淬火加熱溫度1000-1020，油冷淬火或分級淬火均可，淬火硬度為5557HRC。H11鋼的沖擊韌度隨回火溫度的升高而升高，在200回火時達到最大值；繼續(xù)升高回火溫度，沖擊韌度開

19、始下降；在500時，沖擊韌度降到最低。因此，模具應避開500左右回火，也避免在此溫度范圍進行化學熱處理。Maniactive4Cr5MoSiV(H11)鋼鋼(3)應用范圍 該鋼通常用于制造鋁鑄件用的壓鑄模、熱擠壓模和穿孔用的工具和芯棒、壓力機鍛模、塑料模等。此外，由于該鋼具有好的中溫強度，亦被用于制造飛機，火箭等耐400500 工作溫度的結構件 Maniactive 4Cr5MoSiVl(H13)鋼鋼 4Cr5MoSiV1鋼是一種空冷硬化的熱作模具鋼，也是所有熱作模具鋼中使用最廣泛的鋼號之一。與4Cr5MoSiV鋼相比，該鋼具有較高的熱強度和硬度；在中溫條件具有很好的韌性、熱疲勞性能和一定的耐

20、磨性，在較低的奧氏體化溫度條件下空淬，熱處理變形小，空淬時產生氧化鐵皮的傾向小，而且可以抵抗熔融鋁的沖蝕作用。Maniactive 4Cr5MoSiVl(H13)鋼鋼 力學性能力學性能 H13鋼具有較高的韌性和耐冷熱疲勞性能，不容易產生熱疲勞裂紋，即使出現(xiàn)熱疲勞裂紋也細而短，不容易擴展。H13鋼同時具有較高的熱強性，是一種強韌兼?zhèn)涞馁|優(yōu)價廉鋼種，既可用作熱鍛模材料，也可用作模腔溫升低于600的壓鑄模材料。 與H11鋼相比，H13鋼的釩含量較高，因此H13鋼的熱強性和熱穩(wěn)定性高于H11鋼。與4Cr5W2SiV鋼相比，以鉬代鎢，性能相似。Maniactive 4Cr5MoSiVl(H13)鋼鋼 熱

21、處理工藝、組織和性能熱處理工藝、組織和性能 1) 鍛造工藝 H13鋼的碳含量較低，但鋼中還有亞穩(wěn)定共晶碳化物，碳化物偏析有時也較嚴重，因此要妥善鍛造，鍛造比要大于4。 2) 退火工藝 鍛后要立即進行球化退火。等溫球化退火工藝為：(88010)加熱，保溫2h，降溫到(75010)，再等溫24h，爐冷到500出爐。常規(guī)退火工藝為：845880加熱，保溫24h，然后冷到500出爐。 3) 淬火、回火工藝 對于要求熱硬性為主的H13鋼模具，應選10501080加熱，油冷。淬火后的硬度為5457HBC。對于要求韌性較好的H13鋼模具，應選10201050加熱，油冷后硬度為5356HRC。Maniacti

22、ve 4Cr5MoSiVl(H13)鋼鋼 淬火加熱應先經兩次預熱，冷卻可采用空冷、油冷，也可采用分級冷卻。分級冷卻的分級溫度最好選擇低些，如350500，也有選擇在500560分級的。H13鋼的回火溫度要避開500，以高于500，低于650為宜。 Maniactive 4Cr5MoSiVl(H13)鋼鋼(3)應用 該鋼廣泛用于制造熱擠壓模具和芯棒、模鍛錘的鍛模、鍛造壓力機模具，精鍛機用模具鑲塊以及合金的壓鑄模。 Maniactive第三節(jié)第三節(jié) 熱擠壓模具鋼熱擠壓模具鋼 一、一、 熱擠壓模具鋼材料熱擠壓模具鋼材料 材料及選材原則材料及選材原則 1) 材料 常用熱擠壓模具鋼鋼號為：3Cr2W8V

23、、4Cr5MoSiVl；應用較多的標準鋼號有：3Cr3Mo3W2V、5Cr4W5Mo2V、5Cr4Mo3SiMnVAl、4Cr5MoSiV、4Cr5W2VSi等。應用較多的其它鋼號有：4Cr3Mo3W4VTiNb、3Cr3Mo3VNb等。 在特殊情況下，有時會應用奧氏體型耐熱鋼、鎳基合金以及硬質合金和鋼結硬質合金等。Maniactive2) 選材原則較高硬度和強度鋼鉻系熱擠壓模具鋼鉻系鋼的特點是淬透性高，強韌性高。其斷裂韌度值高于鎢系鋼。在較低溫度回火時，室溫強度高于鎢系鋼，而當回火溫度超過650后，鉻系鋼的強度值低于鎢系鋼。鉻系鋼冷熱疲勞抗力優(yōu)于鎢系鋼，經同樣冷熱循環(huán)后，熱疲勞裂紋總長度明顯

24、小于鎢系鋼。高溫合金：當擠壓耐熱鋼管時，模具溫度可高達9001000，需采用高溫合金制作模具。這些合金在700時，仍有很高的強度，可用于制作擠壓耐熱鋼零件或擠壓銅管的凹模及心棒。硬質合金：工作溫度較高的凸?；虬寄?，可以采用硬質合金鑲塊模。如氣閥挺桿熱鐓擠模，原用3Cr2W8V鋼制作，模具壽命0.5萬件；改用YG20硬質合金后，模具壽命提高到1.5萬件。Maniactive 性能要求性能要求 1) 高強度、沖擊韌度及斷裂韌度，以保證模具鋼具有較高的斷裂抗力，防止模具發(fā)生脆性斷裂。 2) 室溫及高溫硬度高，耐磨性能好，以減緩模具的磨損失效發(fā)生。 3) 高溫強度及回火抗力高，拉伸及壓縮屈服點高，防止

25、模具產生塑性變形及堆塌。 4) 模具鋼的相變點及高溫強度高，并具有高的導熱性及較低的熱脹系數(shù)，有利于熱疲勞抗力的提高，推遲熱疲勞開裂的發(fā)生。 5) 較高的抗氧化能力，以減少氧化物對磨損及熱疲勞的不利影響。Maniactive3Cr2W8V鋼鋼 3Cr2W8V鋼含有較多的易形成碳化物的鉻、鎢元素，因此在高溫下有較高的強度和硬度，在650時硬度達HB300，但其韌性和塑性較差。鋼材斷面在80mm以下十可以淬透。這對表面層需要有高硬度、高耐磨性的大型頂鍛模、熱壓模、平鍛機模已是足夠了。這種鋼的變相溫度較高，抵抗冷熱交變的耐熱疲勞性良好。 這種鋼可用來制作高溫下高應力、但不受沖擊負荷的凸模、凹模如平鍛

26、機上用的凸凹模、鑲塊、銅合金擠壓模、壓鑄用模具，如反擠壓的模具；還可以供作高溫下受力的熱金屬切刀等。1 Maniactive3Cr2W8V鋼鋼 力學性能力學性能 3Cr2W8V是鎢系高熱強熱作模具鋼的代表鋼號，雖因冷熱疲勞抗力差，在急熱、急冷條件下工作容易出現(xiàn)冷熱疲勞裂紋而失效，不適宜在急冷、急熱條件下工作，但因其抗回火能力較高，仍作為高熱強性熱作模具鋼而在許多熱加工領域應用。Maniactive3Cr2W8V鋼鋼 熱處理工藝、組織及性能熱處理工藝、組織及性能 1) 鍛造工藝 鋼坯加熱溫度11301160，始鍛溫度10801120，終鍛溫度850900，鍛后空冷到700后緩冷。 2) 退火工藝

27、 等溫退火加熱溫度840880，等溫溫度720740，退火硬度241HBS。 3) 淬火回火工藝 淬火溫度10501150，油冷，淬火硬度5054HRC?；鼗饻囟?50650次，每次2h，回火硬度4050HRC。Maniactive3Cr2W8V鋼鋼 應用范圍應用范圍 3Cr2W8V鋼在淬火加熱中脫碳和變形傾向較小，目前鋼廠生產量仍較大，熱處理設備及工藝比較穩(wěn)定，許多中小機械廠仍在廣泛應用。因其耐熱性較高，廣泛應用于熱擠壓模、壓力機鍛模、鐓鍛模、剪切刀、壓鑄模等許多方面。Maniactive3Cr2W8V鋼鋼 熱處理新工藝熱處理新工藝 1) 高溫淬火工藝：3Cr2W8V鋼制40Cr銷軸熱鍛模在

28、作用力為16MN摩擦壓力機上鍛造。原工藝10501100淬火，600620回火，硬度4749HRC，模具壽命5002000件；改用1150高溫淬火，660680高溫回火，硬度3941HRC，使用壽命700010000件。Maniactive3Cr2W8V鋼鋼 2) 控制淬硬層淬火工藝：3Cr2W8V鋼制尖嘴鉗熱壓模具，10003000kN摩擦壓力機上使用，常規(guī)淬火工藝，硬度4648HRC，模具壽命僅4000件，失效形式為開裂或模腔變形塌陷。采用高溫短時間加熱，使模具表面和心部得到不同的淬火加熱溫度，造成不同的合金度，在隨后淬火過程中，獲得內外不同的組織?；蚩刂拼慊鸩僮鳎贡砻婧托牟吭诓煌瑴囟认?/p>

29、淬火而轉變成不同的組織，經此工藝處理后模具壽命達32000件。Maniactive3Cr2W8V鋼鋼 3) 貝氏體等溫淬火工藝：3Cr2W8V鋼制自行車曲柄熱成型模，在3000kN摩擦壓力機上使用，按1080油淬，580610回火二次工藝處理，硬度4548HRC，平均使用壽命4500件；改用1100加熱，340350硝鹽爐等溫淬火，獲得馬氏體+下貝氏體組織，使模具具有高強度的同時，顯著提高了塑性和斷裂韌度，模具平均壽命達到9000件，最高達3.8萬件，比常規(guī)工藝處理的模具，提高壽命一倍以上。壽命高的原因是高強度的馬氏體上分布有適量的下貝氏體，提高了鋼材的強韌性，斷裂韌性和裂紋擴展抗力。Mani

30、active 5Cr4W5Mo2V鋼鋼 5Cr4W5Mo2V鋼是新型的熱作模具鋼。該鋼具有較高的熱硬性，高溫強度和較高的耐磨性，可進行一般的熱處理或化學熱處理，可代替3Cr2W8V鋼制造某些熱擠壓模具。也用于制造精鍛模、熱沖模、沖頭模等，使用壽命較高 Maniactive 5Cr4W5Mo2V鋼鋼 力學性能力學性能 5Cr4W5Mo2V(RM-2)鋼具有較高含碳量及合金元素總質量分數(shù)為12，因而具有較高的硬度、耐磨性、回火抗力及熱穩(wěn)定性。Maniactive 5Cr4W5Mo2V鋼鋼 熱處理工藝、組織及性能熱處理工藝、組織及性能 1) 鍛造工藝 加熱溫度11701190，始鍛溫度1120115

31、0，終鍛溫度850，在850600區(qū)間應快冷以避免網狀碳化物形成，在600以下緩冷。 2) 退火工藝 加熱溫度870，等溫溫度730，爐冷到500以下出爐空冷。Maniactive 5Cr4W5Mo2V鋼鋼 3) 淬火及回火工藝 Maniactive5Cr4W5Mo2V鋼鋼 應用范圍應用范圍 5Cr4W5Mo2V鋼適于制作小型精鍛模、平鍛模、壓印模凸模、熱擠壓凸模及熱切底模、熱切邊模、輥鍛模等模具。由于5Cr4W5Mo2V鋼比3Cr2W8V鋼具有較高的熱強性、耐磨性及熱穩(wěn)定性，用該鋼制作的模具，使用壽命比3Cr2W8V鋼普遍提高23倍，個別模具可提高1020倍。Maniactive4Cr3Mo

32、2NiVNbB(HD ) 力學性能力學性能 HD鋼的室溫強度、室溫韌性、高溫強度、高溫韌性都比3Cr2W8V鋼高。在相同硬度條件下，HD鋼的斷裂韌度比3Cr2W8V鋼高50，700高溫短時抗拉強度高70，冷熱疲勞抗力和熱磨損性能分別高出1倍和50。Maniactive4Cr3Mo2NiVNbB(HD ) 熱處理工藝及性能熱處理工藝及性能 1) 鍛造工藝 加熱溫度11001150，始鍛溫度10001050，停鍛溫度850。 2) 退火工藝 加熱溫度850，保溫4h，爐冷到550以下出爐空冷。 3) 淬火、回火工藝 淬火加熱溫度1130，回火溫度650700，經相同的溫度回火后，HD鋼的回火硬度比

33、3Cr2W8V鋼高，回火溫度越高，HD鋼與3Cr2W8V的硬度差越大。Maniactive4Cr3Mo2NiVNbB(HD ) 應用范圍應用范圍 HD鋼用于鋼質熱擠壓凸模、銅合金管材擠壓模和穿孔針，熱擠壓軸承環(huán)凸模與凹模、氣門擠壓底模等模具，使用壽命均比3Cr2W8V鋼制模具高。Maniactive4Cr3Mo2NiVNbB(HD )Maniactive4Cr3Mo2NiVNbB(HD )Maniactive6Cr4M03Ni2WV(CG2)鋼鋼 6Cr4Mo3Ni2WV鋼（代號為CG-2）是基體鋼類型的新型模具鋼。該鋼具有強度高，紅硬性好，韌性也較好。該鋼具有較寬的熱處理溫度范圍，靈活性大，

34、基本上無淬裂現(xiàn)象。根據(jù)模具使用的條件，可適當調整熱處理工藝，用于冷作模具可采用520560回火，用于熱作模具則可選用600650回火。此鋼可用于制造熱擠壓軸承圈沖頭、熱擠壓凹模、熱沖模、精鍛模，此外也可作冷擠壓模，冷鐓模具等。 該鋼熱加工工藝較難掌握、鍛造開裂傾向較為嚴重，在熱加工時應給予注意。 Maniactive6Cr4M03Ni2WV(CG2)鋼鋼 力學性能力學性能 由于鋼中含有2(質量分數(shù))的Ni元素，使基體的強度和韌性提高。CG2鋼的室溫及高溫強度、熱穩(wěn)定性均高于3Cr2W8V鋼，但塑性及高溫沖擊韌度稍低于3Cr2W8V鋼。Maniactive6Cr4M03Ni2WV(CG2)鋼鋼

35、工藝性能工藝性能 1) 鍛造工藝 始鍛溫度11401160，終鍛溫度950。鍛造時要求反復鐓拔三次以上，以保證碳化物均勻分布，鍛后應緩冷并及時退火。 2) 退火工藝 采取等溫球化退火，加熱溫度11001130，等溫溫度670，爐冷到400以下出爐空冷，退火硬度220240HBS。 3) 淬火、回火工藝 淬火加熱溫度11001130，油冷。用作熱作模具時，回火溫度630，回火兩次，每次2h，回火硬度5153HRC。用作冷作模具時，回火溫度540，回火兩次，硬度5962HRC。Maniactive6Cr4M03Ni2WV(CG2)鋼鋼 應用范圍應用范圍 用CG2鋼制作軸承套圈熱擠壓凸模和凹模，11

36、30油淬及630、600回火，硬度5053HRC，凸模壽命為3Cr2W8V鋼凸模的23倍；制作底板，使用壽命為3Cr2W8V鋼底板的36倍；制作熱擠壓凸模，壽命提高近1倍。CG2鋼還可用于制作標準件及軸承滾子冷鐓模、縫紉機零件冷鐓模等。Maniactive3Cr3M03VNb鋼鋼(HM3) 力學性能力學性能 M3鋼具有高的高溫強度。當試驗溫度低于600時，HM3鋼的強度低于4Cr5W2VSi鋼，而當溫度高于600時，HM3鋼的強度卻高于4Cr5W2VSi鋼。Maniactive3Cr3M03VNb鋼鋼(HM3) 熱處理工藝及性能熱處理工藝及性能 1) 鍛造工藝 始鍛溫度11201150，終鍛溫

37、度大于或等于850。 2) 退火工藝 加熱溫度860，等溫溫度710，爐冷至550以下出爐空冷。 3) 淬火、回火工藝 淬火溫度1080，回火溫度560630，回火兩次，具體溫度根據(jù)對模具的硬度要求選擇。Maniactive3Cr3M03VNb鋼鋼(HM3) 應用應用 用HM3鋼代替3Cr2WSV、5CrNiMo、4Cr5W2VSi制作模具，可使模具壽命提高2-10倍，并有效地克服了模具因熱磨損、熱疲勞、熱裂等引起的失效。在熱鍛成形凹模、連桿輥鍛模、熱擠壓凹模、高強鋼精鍛模、小型機鍛模、鋁合金壓鑄模等方面的應用取得了良好效果。 Maniactive第四節(jié)第四節(jié) 壓鑄模具鋼壓鑄模具鋼一、選用一、

38、選用 壓鑄模具的選材，主要依據(jù)澆注金屬的溫度及種類而定。Maniactive二、壓鑄模具材料二、壓鑄模具材料 鋅合金壓鑄模鋅合金壓鑄模 鋅合金的熔點為400430，鋅合金壓鑄模型腔的表層溫度不會超過400。常用于制造鋅合金壓鑄模的材料有40Cr、30CrMnSi、40CrMo、5CrNiMo、5CrMnMo、4CrSMoSiV、4CrSMoSiVl、3Cr2W8V、CrWMn鋼等。Maniactive 鋁合金壓鑄模鋁合金壓鑄模 鋁合金熔液的溫度通常在650700左右，要求鋁合金壓鑄模用鋼必須具備高的回火抗力和冷熱疲勞抗力，足夠的強度、塑性及耐熱性能，良好的導熱性，低的熱膨脹系數(shù)等。在工藝性能中

39、，特別要求改善熱處理變形性及具有良好的滲氮(或氮碳共滲)工藝性能。 常用的鋁合金壓鑄模具鋼有4CrSMoSiVl(H13)、3Cr2W8V及新鋼種4Cr5Mo2MnVSi(Y10)和3Cr3Mo3VNb(HM3)等。二、壓鑄模具材料二、壓鑄模具材料Maniactive二、壓鑄模具材料二、壓鑄模具材料 銅合金壓鑄模銅合金壓鑄模 銅液溫度通常高達870940。要求銅合金壓鑄模具材料具有高的熱強性、導熱性、韌性、塑性，高的抗氧化性、耐金屬侵蝕性及良好的加工工藝性能。 國外已采用加鈷的鎢系高熱強模具鋼、鎢基合金、鉬基合金、馬氏體時效鋼以及加鈷的鉻鉬釩鋼等材料制造銅合金壓鑄模，其使用效果比3Cr2W8V

40、鋼好。 國內仍大量采用3Cr2W8V鋼制造銅合金壓鑄模具，也有的用鉻鉬系熱作模具鋼。近年來，我國研制成功新型熱作模具鋼Y4(4Cr3Mo2MnVNbB)，其抗熱疲勞性能明顯優(yōu)于3Cr2W8V鋼；3Cr3Mo3V鋼模具的使用壽命也比3Cr2W8V鋼模具高。鎢基合金Anviloyll50、鉬基合金TZM合金制造的壓鑄模都有較高的壽命。如用3Cr2W8V鋼制造的黃銅壓鑄模，可壓鑄6000件Maniactive二、壓鑄模具材料二、壓鑄模具材料 鋼鐵材料壓鑄模鋼鐵材料壓鑄模 鋼的熔點為14501540，鋼鐵材料壓鑄模的工作溫度高達1000，型腔表面受到嚴重氧化、腐蝕及沖刷，模具壽命很低。 最常用的模具材

41、料仍為3Cr2W8V鋼，但因該鋼的熱疲勞抗力差、使用壽命很低。目前國內外，均趨向使用高熔點的鉬基合金及鎢基合金制造黑色金屬壓鑄模，其中TZM及Anviloyll50兩種合金受到普遍重視。采用導熱性好的合金，如銅合金制造黑色金屬壓鑄模，也收到滿意的效果。Maniactive第五節(jié)第五節(jié) 熱沖裁模具鋼熱沖裁模具鋼 要求熱切邊模具材料具有高的耐磨性、要求熱切邊模具材料具有高的耐磨性、高硬度及熱硬性，一定的強韌性和良好高硬度及熱硬性，一定的強韌性和良好的工藝性能。的工藝性能。Maniactive第六節(jié)第六節(jié) 熱作模具材料的選用熱作模具材料的選用 影響熱作模具使用壽命的因素很多，如工作溫度、承受的載荷、

42、模具的形狀與尺寸、被加工材料的性質、質量、成型方式等因素。選擇熱作模具材料要綜合考慮這些因素，合理選用，并且模具鋼的純凈度要高、等向性要好、經過爐外精煉和多向鍛造，確保熱作模具工作壽命。 Maniactive鍛壓模具用鋼的選用鍛壓模具用鋼的選用 錘鍛模用鋼有兩個問題比較突出 工作時受沖擊負荷作用，故對鋼的力學性能要求較高，特別是韌性要求較高; 錘鍛模的截面尺寸較大(400mm)，故對鋼的淬透性要求比較高，以保證整個模具組織和性能均勻。 中、小型錘鍛模多選用合金含量較低、沖擊韌性高的材料，如5CrMnMo鋼; 大型及型腔復雜的錘鍛模通常選用淬透性較高的鋼，如5CrNiMo鋼。5Cr2NiMoVS

43、i鋼耐熱疲勞性、沖擊性好，適于制造大截面錘鍛模具。Maniactive鍛壓模具用鋼的選用鍛壓模具用鋼的選用 性能要求性能要求 具有良好的抗冷熱疲勞性能；有一定的高溫強度和高溫硬度；有較好的抗回火軟化能力；特別對于大型模塊，還必須有非常高的淬透性，另外還要求有較好的沖擊韌性和斷裂韌度。Maniactive鍛壓模具用鋼的選用鍛壓模具用鋼的選用 選材選材 鍛壓模具用鋼主要有5CrNiMo、5CrMnMo、5NiCrMoV、5Cr2NiMoV、4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiVl等鋼種。其中5CrNiMo、5CrMnMo是用途較廣的模鍛錘用模具材料，前者具有較好的沖擊韌度和綜合力學性能、較好的淬透

44、性，可用于制造中等截面尺寸的模塊。5CrMnMo主要適于制造小型模塊。對于有些大型模塊如大于400mm400mm截面的模塊，5CrNiMo鋼的淬透性就顯得不足，需要采用合金含量較高的并且加入釩的5CrNiMoV鋼。Maniactive鍛鍛壓壓模模具具用用鋼鋼的的選選用用Maniactive切切邊邊模模具具用用鋼鋼選選擇擇Maniactive 很多有色金屬和鋼的型材、管材和異型材是采用熱擠壓工藝成型的。 熱擠壓模具是在高溫、高壓、磨損和熱疲勞等惡劣條件下服役的。熱擠壓模具主要由擠壓筒、沖頭、凹模和心棒(用于擠壓管材)等主要部件組成。 熱擠壓模具的工作特點是加載速度較慢，因此，型腔受熱溫度較高，通

45、?？蛇_500800。對這類鋼的使用性能要求應以耐磨性、高的回火穩(wěn)定性和抗熱疲勞性能為主。常用的熱擠壓模具用鋼有4Cr5MoSiV，4Cr5MoSiV1，3Cr2W8V，4Cr5W2VSi鋼等。熱擠壓模具用鋼的選用熱擠壓模具用鋼的選用Maniactive熱擠壓模具用鋼的選用熱擠壓模具用鋼的選用對熱擠壓模具用鋼的選擇，應考慮以下主要因素對熱擠壓模具用鋼的選擇，應考慮以下主要因素 被擠壓金屬的擠壓溫度和在該溫度下的強度性能。 被擠壓金屬的化學成分。 擠壓加工的成品形狀。 擠壓加工的擠壓比(變形比)。 擠壓加工的速度。Maniactive熱擠壓模具用鋼的選用熱擠壓模具用鋼的選用Maniactive熱擠

46、壓模具用鋼的選用熱擠壓模具用鋼的選用 當進行輕合金擠壓時，凹模墊塊和心軸材料主要采用鉻鉬系中合金熱作模具鋼4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1鋼等，熱處理硬度為HRC4550。心棒頭及鑲塊則采用通用高速鋼W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2等，熱處理為HRC5560。壓力筒一般采用中碳合金結構鋼，硬度為HRC3540；壓力筒內襯材料則采用4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1等，熱處理硬度為HRC4247。 Maniactive熱擠壓模具用鋼的選用熱擠壓模具用鋼的選用 銅和銅合金熱擠壓模具，凹模和墊塊材料則采用4Cr5MoSiV，4Cr5MoSiV1，3Cr2W8V等鋼種，心棒材料仍采用

47、4Cr5MoSiV，4Cr5MoSiV1鋼種。當擠壓含鎳量較高的銅鎳合金時，心棒頭及鑲塊有時采用鎳基高溫合金制造，擠壓筒襯有時采用鐵基高溫合金制造。 Maniactive熱擠壓模具用鋼的選用熱擠壓模具用鋼的選用 熱擠壓鋼的模具材料，凹模選用4Cr5MoSiV1加3Cr2W8V鑲塊，墊塊則選用4Cr5MoSiV和4Cr5MoSiV1和3Cr2W8V或鎳基高溫合金。心棒仍用4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1等鋼種，擠壓筒和內襯材料則選用4Cr5MoSiV和4Cr5MoSiV1鋼種。 Maniactive熱熱擠擠壓壓模模具具用用鋼鋼的的選選用用Maniactive壓鑄模具用材料的選擇壓鑄模具用

48、材料的選擇 壓鑄模具在服役條件下不斷承受高速、高壓噴射、金屬的沖刷腐蝕和加熱作用，因此要求模具材料應具有良好的抗熱疲勞性、紅硬性和抗高溫液態(tài)金屬的沖刷、腐蝕性能，而且應具有較好的工藝性能。 壓鑄模具材料，主要是根據(jù)壓鑄工件材料、壓鑄模的工作溫度和浸蝕程度進行選擇。Maniactive壓鑄模具用材料的選擇壓鑄模具用材料的選擇對于壓鑄模具用鋼的主要性能要求為：耐冷熱疲勞性能。耐液態(tài)金屬沖蝕性能。耐磨性。在工作溫度下的強度和韌性。對于壓鑄模具用鋼的選擇應考慮以下主要因素：壓鑄金屬的化學成分。壓鑄溫度。壓鑄工件的形狀復雜程度、尺寸和對尺寸精度及表面粗糙度的要求。生產工件的批量。Maniactive壓鑄

49、模具用材料的選擇壓鑄模具用材料的選擇 鋁、鎂合金用壓鑄用模具材料鋁、鎂合金用壓鑄用模具材料 鋁合金壓鑄模具原來一直采用高合金的3Cr2W8V鋼， 4Cr5MoSiVl代替3Cr2W8V鋼制造鋁合金壓鑄模具。馬氏體時效鋼如18Ni(250)鋼(00Nil8C08M05TiAl)用于制造鋁合金壓鑄模具。低碳鉻氮模具鋼(2CrlOMoSiVWNiN)制造鋁合金壓鑄模。Maniactive壓鑄模具用材料的選擇壓鑄模具用材料的選擇 銅合金壓鑄模具用模具材料銅合金壓鑄模具用模具材料 銅合金壓鑄模具一般多采用高溫性能較好的鎢鉬系熱作模具鋼制造，如3Cr2W8V、4Cr3M03SiV等，有時為了進一步提高使用

50、壽命，采用熱強性更好的加鈷鎢鉬系熱作模具鋼如4Cr4W4C04V2Mo和3Cr3M03C03V等鋼種。Maniactive壓鑄模具用材料的選擇壓鑄模具用材料的選擇 為了提高模具的抗腐蝕性能，模具可采用氮化處理，或采用耐蝕模具鋼，。 為了減少模具的磨損和避免模具在使用過程中的過熱，適當?shù)臐櫥屯ㄋ鋮s也是提高模具使用壽命的有效措施。 為了減少模具的熱疲勞損壞，有時采用馬氏體時效鋼制造壓鑄模的型芯。Maniactive壓鑄模具用材料的選擇壓鑄模具用材料的選擇Maniactive超塑成形用模具材料超塑成形用模具材料 當利用金屬的超塑性進行壓力成形時，特別是用于熱強性高的難成形材料如鈦合金、鎳基高溫合金的超塑成形時，就需要將模具在加工過程中加熱并精確保持在與鍛件相同的超塑性溫度范圍內，進行等溫鍛造。此時模具承受的變形抗力較小，并且可以得到尺寸精度很高的工件。 Maniactive超塑成形用模具材料超塑成形用模具材料 等溫鍛造鈦合金的超塑性溫度為900980左右，鎳基合金的超塑性溫度為9501100左右。由于模具的工作溫度很高，要求模具材料具有很高的熱強化性、抗氧化性能和抗熱疲勞性能。鈦