【正文】 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(duì)較低，要求材料的 ≥400MPa。 另外，鋼的熱處理組織和硬度對(duì)其熱疲勞抗力有很大影響。 鋼中加入 Cr、 Si能提高抗氧化性，加入少量的 Ni能提高韌性、塑性，加入少量的 B、 Nb能強(qiáng)化晶界， Nb還能細(xì)化晶粒。 （ 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(lái)說(shuō)，首先要控制其含碳量。 3． 2． 4 壓鑄模材料及熱處理 3． 2． 4． 1 對(duì)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。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。淬火溫度為 840～ 820℃ ，加熱后在空氣中預(yù)冷至 780℃ 入油冷卻，冷至 150～ 200℃ 出油，并立即回火。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。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(guò) 50HRC，以減少崩刃損壞。 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。鑲塊可用熱模鋼制造，也可用高耐磨的硬質(zhì)合金制作。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。 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。因而，熱切邊模對(duì)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。模具刃口承受較大的擠壓、摩擦和一定的沖擊載荷，同時(shí)還受鍛坯的傳熱而升溫，溫度可達(dá)300～ 400℃ 。 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。 熱擠壓模同樣可以采用表面強(qiáng)化處理工藝，如對(duì)型腔局部表面淬火，以及滲氮、硫 碳 氮三元共滲、硼氮共滲等。 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。提高溫度淬火可使奧氏體晶粒長(zhǎng)大，因而對(duì)沖擊韌度會(huì)略有影響，但并不削弱模具的裂紋斷裂抗力，只有過(guò)高的溫度淬火才會(huì)導(dǎo)致沖擊韌度降低。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。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。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?？偟脑瓌t是，在不致使模具發(fā)生早期脆斷和熱疲勞損壞的前提下，應(yīng)盡量獲得較高的工作硬度，以提高模具的熱磨損抗力，從而提高模具的平均使用壽命。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。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。 熱擠壓模具的預(yù)備熱處理和最終熱處理對(duì)模具的使用壽命都有很大影響。后改用鋼結(jié)硬質(zhì)合金 GT35制作沖頭頭部，用 8Cr3鋼制作沖頭柄部，并將二者對(duì)焊成一體，經(jīng)淬火回火后頭部硬度 65～ 68HRC，柄部硬度 35～ 38HRC，其使用壽命提高 15倍。 又如，對(duì) 20MnB鋼齒輪毛坯內(nèi)孔進(jìn)行熱沖壓加工，孔徑431mm，孔深 38mm。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。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?。這時(shí)，需要選用耐熱合金或硬質(zhì)合金來(lái)制造模具。 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℃ 。經(jīng)長(zhǎng)期使用后往往以龜裂形式損壞。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℃ 。 前面所講的各種熱作模具鋼的使用狀態(tài)都是先淬火得到馬氏體，再經(jīng)中、高溫回火（回火溫度一般為 550～650℃ ）得到回火馬氏體或回火托氏體，當(dāng)其工作溫度超過(guò) 700℃ 時(shí)，不僅繼續(xù)發(fā)生回火轉(zhuǎn)變，而且可能發(fā)生相變重結(jié)晶，從而導(dǎo)致硬度、強(qiáng)度急劇下降。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(lái)制造沖頭，其工作壽命也遠(yuǎn)高于 3Cr2W8V鋼。 RM2鋼和 5Cr4W2Mo2VSi鋼按其主要的化學(xué)成分也可歸入基體鋼。 基體鋼 CG2是前面提到過(guò)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。近來(lái)采用鹽水冷卻被證明可獲得單一的板條馬氏體，有利于進(jìn)一步提高其沖擊韌度、斷裂韌度和熱疲勞抗力。 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。 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。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(guò) 3Cr2W8V鋼。 3．鉻鉬鋼和基體鋼 用于制造熱作模具的鉻鉬鋼主要有 2Cr3Mo3VNb（代號(hào) HM3）、 4Cr3Mo2MnVNb（代號(hào) Y4）等鋼，基體鋼有 6Cr4Mo3Ni2WV（代號(hào) CG2）、5Cr4W5Mo2V（代號(hào) RM）、 5Cr4W2Mo2VSi等鋼。 由于鉻系鋼的綜合力學(xué)性能好，耐熱疲勞性高，國(guó)外已廣泛用來(lái)制造承受急冷急熱的機(jī)鍛模和熱擠壓模。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(guò) 550℃ 。 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。 2．含鉻較多的鋼 這類鋼中含鉻量 ω（ Cr）均在 5%左右，可簡(jiǎn)稱鉻系鋼。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。因而它一般用于制造在高溫下長(zhǎng)時(shí)受熱、不受急冷急熱、動(dòng)負(fù)荷較小的熱作模具。 3Cr2W8V鋼含鎢較多，已屬于過(guò)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。它經(jīng) l100℃ 淬火、 600℃ 回火后，硬度可達(dá)到 48～51HRC，且在 600℃ 時(shí)；硬度仍可保持 40HRC，屈服強(qiáng)度仍高達(dá) 950MPa。 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。 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(jiǎn)稱為鎢系鋼。 3． 2． 2． 2 機(jī)鍛模