一、熱變形模具的服役條件、失效方法和性能請(qǐng)求：
　　　 根據(jù)工作條件，熱成形模具（又稱(chēng)熱作模具）可以分為錘鍛模、熱擠壓模、熱鐓模、精鍛模和壓鑄模。
　　　 1、錘鍛模
　　　 工作條件：在高溫下通過(guò)沖擊加壓，強(qiáng)迫金屬成形。模具在工作過(guò)程中經(jīng)受宏大的沖擊負(fù)荷，同時(shí)經(jīng)受壓應(yīng)力、拉應(yīng)力和附加曲折應(yīng)力，被鍛金屬在模具型腔內(nèi)運(yùn)動(dòng)又產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦力，型腔表面經(jīng)常與高溫金屬(玄色金屬為1100～1150℃,有色金屬溫度稍低)接觸，被加熱至300～400℃，局部高達(dá)500～600℃。此外用于經(jīng)常受到重復(fù)加熱和冷卻，極易產(chǎn)生熱疲憊損傷。
　　　 失效方法：型腔尺寸被磨損和產(chǎn)生縱向、橫向裂紋，以及網(wǎng)狀裂紋(龜裂)，即所謂熱疲憊裂紋。
　　　 性能請(qǐng)求：在工作溫度下保持高的強(qiáng)度、良好的沖擊韌性、高的熱疲憊抗力、良好的抗氧化性、抗熱沖刷才能、良好的導(dǎo)熱性。
　　　 2、熱擠壓模
　　　 工作條件：熱擠壓模的受力情況與冷擠壓模有類(lèi)似的一面，熱擠壓沖頭在全部工作過(guò)程中的受力狀態(tài)是蒙受帶曲折應(yīng)力的拉壓(大壓、小壓)交變應(yīng)力(拉壓疲憊),也蒙受必定的多次沖擊壓縮負(fù)荷。另一方面在冷、熱應(yīng)力作用下，沖頭又經(jīng)受熱疲憊和沖刷(又稱(chēng)熱磨損)。
　　　 失效方法：熱疲憊(龜裂)裂紋和表面磨損
　　　 性能請(qǐng)求：請(qǐng)求模具材料在工作溫度下有高的強(qiáng)度(拉壓疲憊強(qiáng)度和曲折疲憊強(qiáng)度)、高的硬度和高的耐磨性，高的熱疲憊抗力、抗氧化性、抗熱沖刷才能和良好的導(dǎo)熱性。
　　　 3、壓鑄模
　　　 工作條件：在高壓下使熔融金屬壓鑄成形，故模具在工作時(shí)經(jīng)受高的壓力，重復(fù)與熾熱金屬(有色合金600℃左右；玄色金屬壓鑄溫度更高)接觸，被重復(fù)加熱與冷卻、工作型腔易產(chǎn)生熱疲憊和磨損，且型腔與熾熱的金屬相接觸，易產(chǎn)生化學(xué)作用。
　　　 失效產(chǎn)生：在機(jī)械、熱和化學(xué)介質(zhì)作用下，模具型腔變得粗糙，產(chǎn)生裂紋、損傷、磨損與腐化等。
　　　 性能請(qǐng)求：高的淬透性，精良的抗熱燒蝕性(包含高的熱疲憊抗力?？寡趸院蜔釓?qiáng)性)。
二、鍛模用鋼
　　　 我國(guó)應(yīng)用最廣泛的錘鍛模用鋼為5CrMnMo,5CrNiMo。
　　　 1.化學(xué)成分
　　　 這類(lèi)鋼請(qǐng)求有必定的硬度，又請(qǐng)求有高的沖擊韌性。
　　　 碳：碳含量不宜過(guò)高，一般在0.45-0.6%之間。
　　　 鉻：鉻可以提高鋼的強(qiáng)度，含量在1％左右，能較明顯地提高鋼的沖擊韌性，同時(shí)增加鋼的淬透性和回火穩(wěn)固性。
　　　 鎳：鎳明顯地提高鋼的強(qiáng)度和韌性，對(duì)于同時(shí)含鉻、鉬的鋼來(lái)說(shuō)，鎳能大大提高鋼的淬透性。
　 錳：錳重要用來(lái)代替鎳，能明顯地提高鋼的淬透性，錳增加鋼的過(guò)熱敏感性并引起回火脆性。
　 硅：硅能增加鋼的淬透性，提高鋼的強(qiáng)度?；鼗鸱€(wěn)固性和耐熱疲憊性，但硅含量較高(>1%)使，會(huì)增加鋼的回火脆性，下降沖擊韌性。
　 鉬、釩：鉬和釩的都能細(xì)化晶粒，減少過(guò)熱偏向，提高鋼的回火穩(wěn)固性，鉬還能削弱回火脆性。
　 2、鑄造和退火
　 錘鍛模用鋼由于在工作過(guò)程中蒙受很高的應(yīng)力和沖擊載荷，所以必需具有均勻的組織和性能，這對(duì)于大型的或外形復(fù)雜的模具尤為重要。因此，對(duì)于制作蒙受高負(fù)荷或大型模具的坯料，要經(jīng)過(guò)各向鑄造的過(guò)程，并進(jìn)行鐓粗和拔長(zhǎng)，其交替進(jìn)行的次數(shù)應(yīng)不少于2～3次。5CrNiMo、5CrMnMo等鋼的鑄造加熱溫度為1150～1180℃，終鍛溫度為850～880℃。為減輕脫碳現(xiàn)象，加熱溫度不宜過(guò)高，加熱時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。鑄造后應(yīng)進(jìn)行緩冷。鍛坯可進(jìn)行不完整退火或高溫回火。5CrNiMo鋼的退火工藝如下：
鋼號(hào) 加熱溫度
(℃) 保溫時(shí)間
(h) 冷卻方法
5CrNiMo 780-800 4-6
爐冷( 50 ℃/h)至～500℃后空冷

　 3、淬火和回火
　 小型鍛模：由于小型模鍛件冷卻比擬快，強(qiáng)度較高，故鍛模需具有較高的耐磨性，硬度應(yīng)在HRC40～44范疇內(nèi)。
　 中型鍛模：中型鍛模加工較大的鍛件，答應(yīng)有較低的硬度HRC36～41。
　 大型鍛模：大型鍛模由于鍛模尺寸很大，淬火時(shí)的應(yīng)力和變形比擬大，需要有較高的韌性，硬度以在HRC35～38范疇內(nèi)為宜。
　 錘鍛模用鋼的淬火溫度和回火如下：
鋼號(hào) 淬火溫度(℃) 冷卻介質(zhì) 硬度(HRC)
5CrNiMo 830-860 油 53～58
5CrMnMo 820-850 油 53～58

鋼號(hào)
鍛模類(lèi)型 回火溫度(℃) 硬度(HRC)
5CrNiMo 小型 490～520 44～47
　 中型 520～540 38～42
大型
560～590 34～37

5CrMnMo 小型 490～520 41～47
- 中型 520～540 38～41

三、熱擠壓、壓鑄模用鋼
　 很多熱擠壓模、壓鑄模需較長(zhǎng)時(shí)間與高溫的金屬接觸，受熱的溫度比擬高，還要蒙受較高的應(yīng)力。
　 此類(lèi)鋼常見(jiàn)的有鉻系和鎢系，成分如下：
　 1、鉻系熱變形模具鋼
　 鉻系熱變形模具鋼含有大約5％Cr,并參加W、Mo、V、Si。由于含Cr較高，因而有較高的淬透性。參加1％Mo時(shí)，淬透性更高，故尺寸很大的模具淬火時(shí)也可以空冷。圖8-4-1為淬火溫度對(duì)4Cr5MoSiV鋼硬度的影響。

　 這類(lèi)鋼具有高的強(qiáng)度和韌性，抗氧化性較好(由于含Cr和Si)，Si、Cr還提高鋼的臨界點(diǎn)，有利于提高其抗熱疲憊性能，參加V可加強(qiáng)鋼的二次硬化現(xiàn)象，增加熱穩(wěn)固性。圖8-4-2為回火溫度對(duì)幾種鋼硬度的影響。

　 2、鎢系熱變形模具鋼
　 鎢系熱變形模具鋼重要用于制作尺寸不大的熱鍛模、鋁及銅合金的壓鑄模、鋼及銅合金的熱擠壓模等。
　 鎢系熱變形模具鋼的重要特點(diǎn)是具有高的熱穩(wěn)固性，W提高熱穩(wěn)固性和耐磨性，含W量越高，熱穩(wěn)固性越高。Cr增加鋼的淬透性，使模具有較好的抗氧化性。3Cr2W8V鋼由于大批合金元素的參加，使共析點(diǎn)大大左移，因此含碳量不高，但已屬于過(guò)共析鋼。碳化物形成元素W和Cr提高鋼的臨界點(diǎn)，因而提高抗熱疲憊性能，同時(shí)在高溫下比低合金熱變形模具鋼具有更高的強(qiáng)度和硬度。
　 3、鑄造和熱處理：
　 以3Cr2W8V鋼為例：
　 鑄造：
　 始鍛溫度為1080～1120℃，終鍛溫度為900～850℃。
　 退火：
　 退火工藝為830～850℃，保溫3～4h后，以£ 40℃/h的速度爐冷至£ 400℃，出爐空冷。退火狀態(tài)組織為鐵素體基體上散布著M2C和M23C6。
　 淬火：
　 成品熱處理工藝一般采用1080℃～1150℃淬火加熱。如請(qǐng)求高溫機(jī)械性能時(shí)(如作壓鑄模),則采用上限加熱溫度，使合金碳化物充分溶解，以保證高硬度和高的熱硬性。對(duì)于蒙受必定載荷，請(qǐng)求有較好韌性的模具(如熱鍛模)，則采用下限淬火溫度。淬火后的組織為馬氏體和過(guò)剩碳化物(6%左右)以及殘余奧氏體。硬度為HRC50-55。
　 回火：
　 回火溫度一般采用560～600℃，回火組織為回火馬氏體＋過(guò)剩碳化物，硬度HRC40～48。
　 這類(lèi)鋼重要用于制作高溫下蒙受高應(yīng)力，但不蒙受沖擊負(fù)荷的壓鑄模、熱擠壓模和頂鍛模等。

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