【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 韌性鋼，主要有5%的鉻（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）型熱作模具鋼和鉻鉬系熱作模具鋼，含有較多的鉻、鉬、釩等碳化物形成元素，其韌性及耐熱性介于高韌性及高熱強(qiáng)性熱作模具鋼之間。以含5%鉻的鉻系熱作模具鋼中的H13為例。H13鋼（4Cr5MoSiV1）H13鋼是國(guó)際上廣泛應(yīng)用的一種空冷硬化型熱作模具鋼，即美國(guó)鋼號(hào)為ASTM—13，日本鋼號(hào)為JIS—SKD61，我國(guó)在“八五”期間將H13鋼列為國(guó)家重點(diǎn)推廣的鋼種，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有多家鋼廠在生產(chǎn)。H13比H11鋼的釩含量高其質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在1%左右，熱強(qiáng)性和熱穩(wěn)定性高于H11鋼，具有較高的韌性和耐冷熱疲勞性能。不易擴(kuò)展（KI〈〈KIC〉?？梢灾谱鳠徨懩；蚰Ｇ粶厣怀^(guò)600℃的壓鑄模。H13鋼的臨界點(diǎn)：AC1為853℃；AC3為912℃；MS為310℃。（1） 鍛造：鍛造工藝參數(shù)與H11鋼相同，但考慮到其內(nèi)部存放著嚴(yán)重的碳化物偏析，要求鍛造比大于4，以破碎亞穩(wěn)定的共晶碳化物。（2） 退火：等溫退火加熱到800℃，保溫2h，降溫至750℃等溫2~4h，爐冷到500℃出爐空冷，硬度為192~229HBS，鍛后必須立即進(jìn)行球化退火。（3） 淬火和回火：H13鋼與H11鋼的不同之處在于淬火前需經(jīng)二次預(yù)熱，然后加熱到1020~1050℃，油淬的硬度為53~55HRC；也可以采用空淬或分級(jí)淬火，經(jīng)560~630℃回火，可獲得硬度40~50HRC。H13鋼的回火或化學(xué)熱處理溫度同樣要避開500℃，但不宜超過(guò)650℃。三、高耐熱熱作模具鋼及熱處理高耐熱熱作模具鋼主要用于較高溫度下工作的熱頂鍛模具、熱擠壓模具、銅及黑色金屬的壓鑄模具、壓力機(jī)模具等。其中壓力鑄造是在高的壓力下，使熔融的金屬擠滿型腔而壓鑄成行，在工作過(guò)程中模具與熾熱金屬接觸，因此要求具有較高的回火抗力及熱穩(wěn)定性。屬于此類的鋼中應(yīng)用得較多較早的有3個(gè)鋼號(hào)：3Cr2W8V、5Cr4W5Mo2V（RM—2）、5Cr4Mo3SiMnVA1（012A1）鋼。另外還有幾個(gè)試用的較好的鋼號(hào)：4Cr3MoW4VNb（GB）、6Cr4Mo3Ni2WVC（CG—2）、4Cr3Mo2NiVNbB（HD）、奧氏體耐熱鋼等。這類鋼的鎢、鉬含量較高，比前兩類熱作模具鋼在高溫下有更高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，組織穩(wěn)定性好，但其韌性和抗熱疲勞性能不及低耐熱韌性熱作模具鋼。熱鍛模具鋼的鍛造（1）工藝要點(diǎn)：關(guān)鍵是始鍛、終鍛溫度、鍛造比及具體操作（2）鍛造溫度范圍：鋼的始鍛溫度與終鍛溫度之間的間隙稱為鍛造溫度范圍，鍛造溫度范圍越寬，鋼的鍛造性能越好。始鍛溫度高，有利于變形及焊合鋼錠內(nèi)部的孔隙缺陷，化學(xué)成分均勻性也會(huì)很好；但是溫度高會(huì)使晶粒變粗，影響鋼的力學(xué)性能。終鍛溫度高不易鍛裂。因?yàn)檫^(guò)低的終鍛溫度可能使鍛件心部形成十字裂紋，但終鍛溫度過(guò)高，會(huì)使晶粒繼續(xù)長(zhǎng)大而形成粗晶。（3）鍛造比：鋼錠中不可避免的存在疏松、偏析、樹枝狀結(jié)晶、非金屬夾雜物組織與成分的不均勻性等缺陷，這些缺陷隨著錠模尺寸的增加熱越趨嚴(yán)重。為消除疏松，樹狀結(jié)晶和打碎共晶碳化物，必須保證一定的鍛造比。鍛造比的計(jì)算公式是Y總=Y1+Y2+Y3+…式中YYY3—分別是鐓粗比或拔長(zhǎng)比 Y=H/h或Y=L/l其中H：鐓粗前毛胚高度； L：拔長(zhǎng)后毛胚長(zhǎng)度；h：鐓粗后毛胚高度；l：拔長(zhǎng)前毛胚長(zhǎng)度。較小的鋼錠冷卻條件好，鋼錠內(nèi)部組織較致密，鑄造缺陷不太嚴(yán)重。因此，在保證鍛造比的條件下應(yīng)盡量采用小尺寸鋼錠。在熱作模具鋼中，為改善等向性能，一般規(guī)定鍛造比大于4。（4）操作：鍛造下料方法一般有兩種，即熱切和冷切下料。熱切是先行拔長(zhǎng)再熱切出胚料，逐個(gè)鐓粗和精鍛，但是應(yīng)注意拔長(zhǎng)后的截面尺寸及高度與成品尺寸有一定關(guān)系，否則會(huì)鐓彎。冷切下料是先用鋸床切斷，再逐一鍛制成成品。為提高鍛模質(zhì)量和模塊內(nèi)部的致密性，采用扁長(zhǎng)鐓拔，大壓下量的鍛造工藝可獲得良好結(jié)果。具體操作中關(guān)鍵是控制好升溫速度，鍛造溫度及變形量。升溫要求不能過(guò)快，各部分加熱要均勻，防止過(guò)熱及過(guò)燒；停鍛溫度不能太低，以防心部裂紋；鍛打時(shí)應(yīng)輕—重—輕，即先輕后重再輕打，一次變形量不能太大；鍛后要求緩冷，尤其是高合金、淬透性較好的模具鋼更應(yīng)注意緩冷。四、特殊用途的熱作模具鋼及熱處理隨著工業(yè)技術(shù)的日益發(fā)展，出現(xiàn)了各種新的熱加工方法，對(duì)模具工作溫度的要求更高，工作條件也更加苛刻。為此，各種高速鋼、奧氏體耐熱鋼、高溫合金、難熔合金等，都被用于制造模具。第二，熱鍛模具鋼的熱處理熱鍛模具的淬火、回火是決定使用壽命的關(guān)鍵。由于熱處理不當(dāng)，而導(dǎo)致模具過(guò)早失效占有相當(dāng)大的比重。模具鋼淬火及回火都有一定溫度范圍，具體工藝的制定應(yīng)根據(jù)模具主要失效形式選定。如模具在使用中是以磨損失效為主要形式，則應(yīng)提高鋼的紅硬性及抗回火軟化能力。若模具在使用中以脆斷為主，則應(yīng)通過(guò)熱處理來(lái)提高模具的強(qiáng)韌性。淬火工藝（1） 淬火前的準(zhǔn)備工作：鍛模尺寸較大，大多采用箱式電阻爐加熱，為防止加熱過(guò)程中產(chǎn)生氧化和脫碳，需對(duì)模具型腔表面及燕尾加以保護(hù)。保護(hù)方法是將模具放入鐵盤，先在鐵盤底部放入厚度為30~40mm的保護(hù)劑（舊滲碳劑或木炭末以及一些焙燒過(guò)的鑄鐵屑），將鍛模模面朝下放于盤上，四周也用保護(hù)劑填滿，上面用耐火泥或黃泥密封。燕尾面上也鋪放保護(hù)劑，并用耐火泥密封。為避免燕尾槽在淬火時(shí)開裂，可在圓角處纏上石棉繩，以減小該處淬火時(shí)的冷卻速度。裝爐量根據(jù)設(shè)備及鍛模大小而定。在兩塊鍛模及鍛模與爐壁之間應(yīng)留有150~250mm的距離，裝爐溫度不能太高，尤其對(duì)大型鍛?；蛐螤顝?fù)雜的鍛模，要先于650℃左右，預(yù)熱后再加熱到淬火溫度，以防止形成裂紋。（2）淬火溫度及保溫時(shí)間：表4為幾種主要錘鍛模用鋼的淬火工藝，在給定的溫度下淬火可確保鋼中奧氏體晶粒不易長(zhǎng)大，并保證鋼具有較高的沖擊韌度。表4 錘鍛模用鋼淬火工藝及硬度鋼號(hào)淬火溫度/℃淬火介質(zhì)硬度HRC5CrNiMo830~860油58~605CrNiW840~860油55~595CrNiTi830~850油53~585CrMnMoSiV870~890————5SiMnMoV840~870油≥584SiMnMoV890~920油59~606SiMnMoV820~860油≥565CrMnMo820~850油52~585Cr2NiMoVSi940~970油60~61今年的研究試驗(yàn)提出，隨著淬火溫度的提高，鋼的組織以板條狀馬氏體為主，而板條狀馬氏體比針狀馬氏體有更高的韌性。同時(shí)，隨著淬火溫度的提高，鋼中的碳化物更有充分溶解，使鋼的一系列性