【正文】 ～ 35HRC，再加工刻制型腔，可獲得較高的尺寸精度。 3． 2． 4． 2 壓鑄模材料 1．鋅合金壓鑄模用鋼 鋅合金的澆注溫度為 400～ 430℃ ，鉛、錫等合金的熔點(diǎn)更低，加工這些合金的壓鑄模型腔溫度不超過 400℃ 。這要求模具材料與熔融金屬的親合力小，并易于通過表面處理形成防粘模、熔蝕的保護(hù)層。 另外，鋼的熱處理組織和硬度對其熱疲勞抗力有很大影響。 （ 1）熱疲勞抗力 影響材料熱疲勞抗力的因素比較復(fù)雜，就鋼的化學(xué)成分來說，首先要控制其含碳量。模具的回火溫度根據(jù)硬度要求確定， 8Cr3鋼經(jīng) 520～ 480℃ 回火，相應(yīng)的硬度為 41～ 45HRC。被沖切材料為1Cr13或 2Cr13馬氏體不銹鋼，要求凸模硬度 42HRC，凹模硬度 50HRC。 熱切邊模通常進(jìn)行淬火和中溫回火處理，具體工藝參數(shù)根據(jù)模具材料和模具的硬度要求而定。當(dāng)模具經(jīng)常發(fā)生崩刃損壞時(shí)，可選用強(qiáng)韌性高的熱模鋼，如 5CrNiMo、 5CrMnMo、 4CrW2Si、4Cr5MoSiV、 4Cr5MoSiV1等鋼。因而，熱切邊模對材料的熱強(qiáng)性和熱疲勞抗力要求不高，主要要求一定溫度下的高耐磨性能和較好的強(qiáng)韌性。 3． 2． 3 熱切邊模材料及熱處理 熱切邊模由凸模及凹模組成。 為了提高熱擠壓模具的強(qiáng)韌性，還可以采用等溫淬火以獲得高強(qiáng)韌的下貝氏體組織或者下貝氏體與馬氏體的混合組織。為此，采用高溫淬火，高溫回火工藝（如 1150℃ 淬火＋ 630～ 640℃ 回火），使鋼的熱疲勞抗力和斷裂度性大幅度提高，模具的使用壽命可提高2～ 3倍。當(dāng)模具的熱硬性和熱磨損抗力不足時(shí)，可提高淬火溫度，以增強(qiáng)其二次硬化能力，從而提高熱硬性；當(dāng)模具常因熱疲勞裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致早期脆斷時(shí)，可采用高溫淬火、高溫回火工藝，以提高其熱穩(wěn)定性和斷裂韌度。熱擠壓模的硬度要求一般在 44～ 52HRC范圍內(nèi)，具體要求因模具的工作條件和失效形式而定。 熱擠壓模具的預(yù)備熱處理和最終熱處理對模具的使用壽命都有很大影響。 又如，對 20MnB鋼齒輪毛坯內(nèi)孔進(jìn)行熱沖壓加工，孔徑431mm，孔深 38mm。這些合金可用于制作擠壓耐熱鋼零件或擠壓鋼管的凹?；蛐陌簟? 5．耐熱合金和硬質(zhì)合金 在熱擠壓黑色金屬及耐熱鋼時(shí)，坯料的溫度高且塑變抗力大，模具的溫度有時(shí)高達(dá) 900～ 1000℃ 。如 70Mn15鋼經(jīng) 1180℃ 加熱固溶水冷，經(jīng) 700℃ 10h時(shí)效處理，硬度為 46HRC左右，其熱硬性可達(dá) 750～800℃ 。用這兩種基體鋼型的熱作模具鋼制造熱擠壓模具，尤其是用來制造沖頭，其工作壽命也遠(yuǎn)高于 3Cr2W8V鋼。 基體鋼 CG2是前面提到過的冷、熱模具兼用鋼；在熱處理硬度相近的條件下，它們的強(qiáng)韌性高于 3Cr2W8V鋼，熱強(qiáng)性高于鉻系鋼而與鎢系鋼相近。 HM3鋼模具的淬火溫度為 1080℃ ，回火溫度可根據(jù)模具的硬度要求在 560～ 630℃ 范圍內(nèi)選擇。這類鋼的回火抗力及熱穩(wěn)定性高于鉻系鋼，而與鎢系鋼相近，有的甚至超過 3Cr2W8V鋼。 由于鉻系鋼的綜合力學(xué)性能好，耐熱疲勞性高，國外已廣泛用來制造承受急冷急熱的機(jī)鍛模和熱擠壓模。 和鎢系鋼相比，鉻系鋼有較高的沖擊韌度、斷裂韌度、抗氧化性和熱疲勞抗力。這種鋼的回火抗力、高溫強(qiáng)度、熱疲勞抗力和耐磨性均優(yōu)于 3Cr2W8V鋼，并保持一定的韌性。 3Cr2W8V鋼含鎢較多，已屬于過共析鋼，且碳化物不均勻性和網(wǎng)狀偏析傾向較大，韌性稍差，尤其經(jīng) 650℃ 回火后，鋼的沖擊韌度 ak和斷裂韌性 KIC均處于低谷值。 3Cr2W8V鋼用于制造熱成形模具已有 70多年的歷史，至今仍作為一種高熱強(qiáng)模具鋼而廣泛使用。 3． 2． 2． 2 機(jī)鍛模、熱擠壓模材料 根據(jù)中小機(jī)鍛模和熱擠壓模的失效特點(diǎn)，首先要求模具材料的熱強(qiáng)性，能滿足這一要求的鋼材主要是中碳中合金高熱強(qiáng)模具鋼。因而，它們對所用材料的熱強(qiáng)性、耐磨性、熱疲勞抗力等提出更高的要求。熔鑄成形的模塊毛坯經(jīng)退火后即可進(jìn)行模具加工。實(shí)施這種新工藝的基本設(shè)備是單相電渣爐和模塊金屬結(jié)晶器，結(jié)晶器根據(jù)模塊尺寸用銅板焊接制成，通水冷卻。 大型鑄造模塊一般采用含鎳模具鋼，如 5CrNiMo、5CrNiW、 35CrNi3MoV等鋼種；小型鑄造模塊可選用不含鎳的鑄造模具鋼，如 5CrMnMo、 5CrMnMoV、45CrWMoVTi等鋼種。鑄型材料采用有特殊要求的耐火材料、粘結(jié)劑、催化劑等，經(jīng)過特殊的造型工藝制成陶瓷鑄型。 （ 3）表面強(qiáng)化處理的應(yīng)用 錘鍛模熱處理后的模面硬度一般在 36～ 42HRC之間，因而有些模具常發(fā)生磨損失效。這種高溫加熱、預(yù)先淬火、等溫淬火工藝，同樣可以提高模具的強(qiáng)韌性及其使用壽命。由于高溫淬火后殘留奧氏體較多，模具可進(jìn)行 2次回火。當(dāng) 5CrNiMo、 5CrMnMo鋼的淬火溫度高于 880℃ ，淬火組織以板條馬氏體為主，并使殘留奧氏體量增加。這個(gè)硬度值隨著模具的種類、形狀、尺寸、模具材料等的不同而有所不同，表 313列出了用傳統(tǒng)鋼種制造的不同尺寸錘鍛模的硬度選擇范圍。 在通常情況下，模具采用常規(guī)溫度淬火，回火溫度根據(jù)硬度要求而定。由于這些鋼種的熱穩(wěn)定性較高，還常用于制造壓力機(jī)鍛模。它們都可用來制造大型、特大型錘鍛模。 5CrNiMo是世界通用的傳統(tǒng)鋼種，它有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，沖擊韌度好，淬透性高，且對第二類回火脆性不敏感。 （ 3） 高的熱疲勞抗力，導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)小，以推遲熱疲勞裂紋的產(chǎn)生。材料在室溫下的 ak值應(yīng)不低于 30J／ cm2，最好高于 50J／ cm2，在 300~650℃ 溫度下，要求 ak≥70J／ cm2，以保證它在沖擊載荷作用下有高的斷裂抗力。應(yīng)該注意，不同模具所用的材料是相互交叉的，并沒有嚴(yán)格的界限，選用什么材料主要根據(jù)模具的具體情況而定。 （ 4） 熱疲勞抗力、疲勞裂紋擴(kuò)展抗力、斷裂韌度，以評價(jià)其在交變熱負(fù)荷和交變機(jī)械負(fù)荷共同作用下的斷裂抗力。 3． 2 熱作模具的選材及熱處理 根據(jù)熱作模具的工作條件和失效特點(diǎn)，可以對熱作模具材料提出以下幾方面性能要求。在這些材料中，有不少是借用的鋼種和傳統(tǒng)的模具鋼。第 3章 模具的選材及熱處理 模具的選材及熱處理是影響模具的承載能力、工作壽命、制造精度、制造成本和合格品率的關(guān)鍵因素，合理選材并實(shí)施正確的熱處理是保證模具的短時(shí)承載能力和長期使用壽命的基礎(chǔ)。因而，模具的選材范圍很寬，其中包括滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、各種工具鋼和特殊性能鋼，還包括非鐵合金、硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金。 本章將根據(jù)模具的具體工作條件、失效特點(diǎn)及其對材料主要性能的要求，較為系統(tǒng)地介紹傳統(tǒng)的和新近研制的主要模具材料，包括它們的化學(xué)成分、組織狀態(tài)、性能特點(diǎn)、應(yīng)用范圍及熱處理方法，以期對模具選材及熱處理提供基本的依據(jù)或參考。 （ 3） 室溫及高溫下的沖擊韌度，以評價(jià)其沖擊載荷下的斷裂抗力。由此，可將常用的熱作模具材料按照其用途、性能、合金化特點(diǎn)等進(jìn)行大致地分類，如表 312所示。 （ 1） 高的沖擊韌度和斷裂韌度。材料淬火后經(jīng)640℃ 4h回火，要求硬度 ≥35HRC，且在 650℃ 溫度下，要求屈服強(qiáng)度 ≥400MPa，以