【正文】 鋼的化學(xué)成分來說，首先要控制其含碳量。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。通常先將模具毛坯熱處理至 30～ 35HRC，再加工刻制型腔，可獲得較高的尺寸精度。 4CrSMoSiV1鋼的含釩量較高，從而提高了鋼的熱強(qiáng)性，在 600℃ 時(shí)有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，同時(shí)仍保持較高的韌性和抗熱疲勞性能，因而比前兩種鋼的使用壽命高。使用鎢基合金、鉬基合金等材料制造模具成本較高，但使用壽命長，壓鑄銅合金時(shí)一般在幾萬次以上，常用于生產(chǎn)批量大的情況。 為了改善熱作模具鋼的強(qiáng)韌性，模具的預(yù)備熱處理應(yīng)獲得碳化物彌散分布的均勻組織。淬火冷卻一般只應(yīng)冷到 150～ 180℃ 均熱一定時(shí)間后立即回火，以防止變形與開裂。滲氮和氮碳共滲能提高模具的耐磨性、抗熔蝕性，以防止鋁合金、銅合金的粘模現(xiàn)象；滲鉻、滲鋁可提高模具的抗氧化性，尤其對高溫工作的壓鑄模有利；磷化、鍍鉻也可提高抗氧化性，降低摩擦系數(shù)，防止粘模。 1 0≤ 5 0 0空 冷爐 冷＜450℃入爐 3． 2． 5． 2 高強(qiáng)韌性熱作模具鋼（ HD、 H13） 1． HD鋼 （ 1） HD鋼的應(yīng)用范圍 HD鋼（ 4Cr3Mo2NiVNb）中加入了一定量的 Cr、 Mo、V等合金元素，目的是通過強(qiáng)化基體并形成有效的強(qiáng)化第二相，以提高鋼的高溫性能。 1 0爐 冷爐 冷 2． H13鋼 H13鋼（ 4Cr5MoSiV1）是從國外引進(jìn)的鋼種之一，具有較高的熱強(qiáng)度和硬度，是國外通用的中溫（ ≤600℃ ）熱作模具鋼?？稍?1030～ 1160℃ 油淬，560～ 680℃ 回火區(qū)間處理；可根據(jù)不同模具的工作條件，在 38～ 52HRC的硬度區(qū)間，選擇處理規(guī)范和使用硬度。 PH鋼的淬火硬度曲線見圖 318，圖 319為 PH鋼模具的熱處理工藝。可適用于大、中界面熱鍛模、熱擠壓模，具有變形小、淬透性高、易切削等特點(diǎn)。具有合金成分含量不高，冷熱加工性能好；淬火、回火處理溫度范圍寬及較高的熱強(qiáng)性、抗冷熱疲勞性、抗回火穩(wěn)定性和耐磨性等特點(diǎn)。 時(shí) 間 / h5 h3 h溫度/℃圖 3 1 3 H D 鋼 的 退 火 工 藝 曲 線8 5 0 177。 溫度/℃圖 3 1 2 5 C r 2 鋼 的 等 溫 退 火 工 藝 曲 線2 ～ 3 h1 0 0 m m（ 不 小 于 4 h ）0 . 8 ～ 1 h約 1 0 0 m m≤ 6 0 ℃ / h時(shí) 間 / h7 2 0 177。一般采用兩次回火，第二次回火主要消除殘留奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的脆性及其所引起的內(nèi)應(yīng)力，兩次回火保溫時(shí)間均不得少于 2h。當(dāng)模具要求較高的沖擊韌度時(shí)，則應(yīng)采用較低的淬火溫度。 3． 2． 4． 3 壓鑄模的熱處理特點(diǎn) 壓鑄模的熱處理主要是淬火和中、高溫回火。采用各方面熱性能更好的新鋼種 4Cr3Mo2MnVNbB、 4Cr3Mo2NiVNbB等制造壓鑄模可提高使用壽命。這些都對模具材料提出更高的要求。 用于小批量生產(chǎn)的小型模具，可選用 45鋼；模具尺寸較大時(shí)，可選用合金結(jié)構(gòu)鋼 40Cr、 30CrMnSi、 35CrMo等；生產(chǎn)批量較大、形狀復(fù)雜的模具，可選用 5CrMnMo、5CrNiMo等模具鋼；生產(chǎn)批量很大、要求較高熱強(qiáng)性的模具，可選用 4CrSMoSiV、 4Cr5MoSiV 3Cr2W8V等模具鋼。對材料高溫強(qiáng)度的具體要求根據(jù)模具的工作溫度和工作壓力而定，如壓鑄鋁、鎂合金時(shí)，工作溫度約 600℃ ，工作壓力較大，要求材料的≥700MPa；壓鑄銅合金時(shí)，工作溫度約 700℃ ，壓力相對較低，要求材料的 ≥400MPa。 3． 2． 4 壓鑄模材料及熱處理 3． 2． 4． 1 對壓鑄模材料的性能要求 壓鑄模的主要失效形式首先是熱疲勞，其次是高溫塑性變形，再次是熱熔蝕，最后是熱磨損。如被沖切的材料強(qiáng)度較高，則模具的工作硬度應(yīng)相應(yīng)提高，但不宜超過 50HRC，以減少崩刃損壞。 8Cr3鋼是在 T8鋼的基礎(chǔ)上添加 ω（ Cr）為 ％～ %的鉻，既能提高基體的強(qiáng)韌性，又能形成足夠數(shù)量均勻分布的細(xì)小碳化物，從而提高耐磨性。 熱擠壓模同樣可以采用表面強(qiáng)化處理工藝，如對型腔局部表面淬火，以及滲氮、硫 碳 氮三元共滲、硼氮共滲等。失效分析證明，脆斷是由于熱疲勞裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展引起的。如 3Cr3Mo3W2V鋼模具在鍛造后先經(jīng) 1130℃ 正火，以消除組織中的鏈狀碳化物，再經(jīng) 1200℃ 加熱油冷， 730℃ 回火，使組織中的碳化物細(xì)小勻圓，可顯著提高其淬火回火后的斷裂韌度，從而提高模具的脆斷抗力。如加工氣閥挺桿的熱鐓擠模，原用 3Cr2W8V鋼制作，熱處理硬度為 49～ 52HRC，壽命為 5000次。經(jīng)長期使用后往往以龜裂形式損壞。 RM2鋼和 5Cr4W2Mo2VSi鋼按其主要的化學(xué)成分也可歸入基體鋼。 HM3鋼的碳含量較低，具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)韌性和熱疲勞抗力，各種工藝性能優(yōu)良。但回火抗力和高溫強(qiáng)度（在 600℃ 以上回火時(shí)）較低，工作溫度不宜超過 550℃ 。因而它一般用于制造在高溫下長時(shí)受熱、不受急冷急熱、動(dòng)負(fù)荷較小的熱作模具。 1．含鎢較多的鋼 這類鋼含有較多的鎢或以鉬替代部分鎢，可簡稱為鎢系鋼。 用雙金屬電渣熔鑄模塊制造汽車連桿錘鍛模，經(jīng) 900℃ 淬火， 580℃ 回火 2次，其使用壽命比 5CrNiMo鋼鍛造制成的模具提高 32%～ 65%。 2．雙金屬電渣熔鑄錘鍛模 目前絕大多數(shù)錘鍛模塊采用大型鍛壓設(shè)備生產(chǎn)，制造工藝復(fù)雜，成本較高。經(jīng)常采用的方法有模腔表面感應(yīng)加熱補(bǔ)充淬火工藝、滲硼復(fù)合等溫淬火工藝、碳氮硼三元共滲淬火回火工藝、滲氮工藝等。 5CrNiMo鋼等溫淬火后的回火溫度為 490～ 510℃ ， 5CrMnMo鋼為 510～ 530℃ 。 為了進(jìn)一步提高錘鍛模的壽命，其熱處理工藝也在不斷改進(jìn)，新的工藝方法包括以下幾個(gè)方面。具體淬火溫度和回火溫度的選擇，視模具的尺寸、工作條件及失效形式而定。 5CrMnMo鋼的硬度、強(qiáng)度與 5CrNiMo鋼相當(dāng)，但沖擊韌度和淬透性較低，且有過熱傾向，只適用于制造中小型、形狀簡單、載荷不很大的錘鍛模。 （ 2） 高的回火穩(wěn)定性和高溫強(qiáng)度。如有些模具著重要求高的熱強(qiáng)性和耐磨性，有些模具著重要求熱疲勞抗力和斷裂抗力等。盡管推廣使用新材料有一個(gè)過程，但新材料必將逐漸替代傳統(tǒng)的老鋼種。 不同種類的模具，其工作條件及特點(diǎn)不同。 （ 1） 室溫及高溫下的硬度，以評(píng)價(jià)其耐磨性和塑變抗力。如大型機(jī)鍛模的主要失效形式與錘鍛模類似，中小型機(jī)鍛模的主要失效形式與熱擠壓模類似，它們的選材就分別與錘鍛模用鋼和熱擠壓模用鋼相交叉。 （ 4） 高的淬透性，能使尺寸很大的錘鍛模在整個(gè)截面上性能均勻一致。 4CrMnSiMoV鋼和 5CrMnMoSiV鋼的強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、淬透性均高于 5CrNiMo鋼，但沖擊韌度稍低，是5CrNiMo鋼的代用鋼種。隨著硬度的提高，模具的耐磨性和塑變抗力提高，而沖擊韌度和斷裂韌度降低。經(jīng)過回火后，鋼的斷裂韌度、熱穩(wěn)定性、抗回火軟化能力均有所提高，還能推遲熱疲勞裂紋的產(chǎn)生。 為了提高錘鍛模燕尾的疲勞抗力，可對蒸尾部分進(jìn)行粒狀貝氏體淬火工藝。用這種鑄型澆