熱作模具鋼

熱作模具在工作時承受著很大的衝擊力，模腔和高溫金屬接觸，反覆地加熱和冷卻，其使用條件極其惡劣。為了滿足熱作模具的使用要求，熱作模具鋼應具備下列基本特性：

(1)較高的高溫強度和良好的韌性。熱作模具，尤其是熱鍛模，工作時承受很大的衝擊力，而且衝擊頻率很高，如果模具沒有高的強度和良好的韌性，就容易開裂。

(2)良好的耐磨性能，由於熱作模具丁作時除受到毛坯變形時產生摩擦磨損之外，還受到高溫氧化腐蝕和氧化鐵屑的研磨，所以需要熱作模具鋼有較高的硬度和抗黏附性。

(3)高的熱穩定性。熱穩定性是指鋼材在高溫下可長時間保持其常溫力學性能的能力。熱作模具工作時，接觸的是熾熱的金屬，甚至是液態金屬，所以模具表面溫度很高，一般為400～700℃。這就要求熱作模具鋼在高溫下不發生熱化，具有高的熱穩定性，否則模具就會發生塑性變形，造成堆塌而失效。

(4)優良的耐熱疲勞性，熱作模具的工作特點是反覆受熱受冷，模具一時受熱膨脹，一時又冷卻收縮，形成很大的熱應力，而且這種熱應力是方向相反，交替產生的。在反覆熱應力作用下，模具表面會形成網狀裂紋(龜裂)，這種現象稱為熱疲勞，模具因熱疲勞而過早地斷裂，是熱作模具失效的主要原因之一。所以熱作模具鋼必須要有良好的熱疲勞性。

(5)高淬透性。熱作模具一般尺寸比較大，熱鍛模尤其是這樣，為了使整個模具截面的力學性能均勻，這就要求熱作模具鋼有高的淬透性能。

(6)良好的導熱性。為了使模具不致積熱過多，導致力學性能下降，要儘可能降低模面溫度，減小模具內部的溫差，這就要求熱作模具鋼要有良好的導熱件能。

(7)良好的成形加工工藝性能，以滿足加工成形的需要。

1．含碳量

一般為中碳，碳的質量分數為0.3%～0.6%。保證材料具有較高的強度和硬度，較高的淬透性以及較好的望性、韌性。

2．合金元素

加入的合金元素有Cr、Mn、Si、Ni、W、Mo、V等合金元素。其中Cr、Mn、Si、Ni合金元素的作用是強化鐵素體和提高淬透性。W、Mo合金元素是為了防止回火脆性，Cr、W、Si合金元素能提高相變溫度，使模具在交替受熱與冷卻過程中不致發生相變而發生較大的容積變化，從而提高其抗熱疲勞的能力。另外，W、Mo、V等在回火時以碳化物形式析出而產生二次硬化，使熱作模具鋼在較高溫度下仍保持相當高的硬度，這是熱作模具鋼正常工作的重要條件之一，Cr、Si能提高鋼的抗氧化性。

國家標準GB/T 1299-2000《合金工具鋼》列入了12個熱作模具鋼鋼號。鋼號分三類：

第一類是原有老鋼種，如、、 、等；

第二類是國內研製的新鋼種，如、 、 、等；

第三類是從國外引進的通用鋼種，如（HIO）、（H11）、（H13）、（W2）等。另外冷作模具用無磁模具鋼（），也常用於製造在700～800℃下使用的熱作模具。

熱作模具鋼的分類方法很多，可以根據合金元素含量及熱處理后的性能分類，可以按用途分，也可以按合金元素分類。

(1)按用途可分為熱鍛模用鋼、熱擠壓模用鋼、壓鑄模用鋼，熱沖裁模用鋼。

(2)按耐熱性可分為低耐熱鋼（350～370℃）、中耐熱鋼（550～600℃）、高耐熱鋼。

(3)按特有性能分為高韌性熱作模具鋼、高熱強熱作模具鋼、高耐磨熱作模具鋼。

(4)按合金元素分類可分為低合金熱作模具鋼（鎢系、鉻系和鉬系）、中合金熱作模具鋼和高合金熱作模具鋼（鎢鉬系和鉻鉬系）；或分為鎢系熱模鋼、鉻系熱模鋼及鉻鎢鉬系熱模鋼。鉻鎢系高合金熱作模具鋼的高溫強度及熱穩定性不及鎢鉬系，而冷熱疲勞抗力及韌性比鎢鉬系高。