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热作模具的工作条件

热作模具包括锤锻模、热挤压模和压铸模三类。如前所述．热作模具工作条件的主要

特点是与热态金属相接触、这是与冷作模具工作条件的主要区别。因此会带来以下两方面

的问题：

模腔表层金属受热。通常锤锻模工作时．其模腔表面温度可达300400℃以上热挤

压模可达500一800℃以上；压铸模模腔温度与压铸材料种类及浇注温度有关。如压铸黑

色金属时模腔温度可达1000℃以上。这样高的使用温度会使模腔表面硬度和强度显著降

低，在使用中易发生打垛。此．对热模具钢的基本使用性能要求是热塑变抗力高，包括

高温硬度和高温强度、高的热塑变抗力，实际上反映了钢的高回火稳定性。由此便可以找

到热模具钢合金化的第一种途径，即加入Cr、W、Si．等合金元素可以提高钢的回火稳定

性。

模腔表层金属产生热疲劳（龟裂）。热模的工作特点是具有间歇性．每次使热态金属

成形后都要用水、油、空气等介质冷却模腔的表面。因此．热模的工作状态是反复受热和

冷却，从而使模腔表层金属产生反复的热胀冷缩，即反复承受拉压应力作用．其结果引起

模腔表面出现龟裂，称热疲劳现象，由此，对热模具钢提出了第二个基本使用性能要求．即

具有高的热疲劳抗力。一般说来，影响钢的热疲劳抗力的因素主要有：

钢的导热性。钢的导热性高，可使模具表层金属受热程度降低，从而减小钢的热疲劳

倾向性。一般认钢的导热性与合碳量有关，含碳量高时导热性低，所以热作模具钢不宜

采用高碳钢。在生产中通常采用中碳钢（C0.3％50.6％）合碳量过低．会导致钢的硬度

和强度下降．也是不利的。

钢的临界点影响。通常钢的临界点（Acl）越高．钢的热疲劳倾向性越低。因此．一

般通过加入合金元素Cr、W、Si、引来提高钢的临界点。从而提高钢的热疲劳抗力。

常用热作模具用钢

（1）锤锻模用钢。一般说来，锤锻模用钢有两个问题比较突出一是工作时受冲击负荷

作用．故对钢的力学性能要求较高，特别是对塑变抗力及韧性要求较高；二是锤锻模的截

面尺寸较大（＜400mm）故对钢的淬透性要求较高，以保证整个模具组织和性能均匀。

常用锤锻楼用钢有5CrNiMo、5CrMnMo、5CrNiW、5CrNiTi及5CrMnMoSiV

等。不同类型的锤眼模应选用不同的材料。对特大型或大型的锤锻模以5CrNiMo好．也

可采用5CrNiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi等。对中小型的锤锻模通常选用5CrMnMO钢。

（2）热挤压模用钢，热挤压模的工作特点是加载速度较慢，因此，模腔受热温度较高，

通常可达500一800℃。对这类钢的使用性能要求应以高的高温强度(即高的回火稳定性）

和高的耐热疲劳性能主。对ak及淬透性的要求可适当放低。一般的热挤压模尺寸较小，

常小于7090mm。

常用的热挤压模有4CrW2Si、3Cr2W8V及5％Cr型等热作模具钢．

其中4CrW2Si．既可做冷作模具钢，又可做热作模具钢．由于用途不同，可采用不

同热处理方法。作冷模时采用较低的淬火温度（870—900℃）及低温或中温回火处理；作

热模时则采用较高的淬火温度（一般950一1000℃）及高温回火处理。

（3）压铸模用钢。从总体上看，压铸模用钢的使用性能要求与热挤压模用钢相近，即

以要求高的回火稳定性与高的热疲劳抗力主。所以通常所选用的钢种大体上与热挤模用

钢相同．如常采用4CrW2Si．和3Cr2W8V等钢。但又有所不同如对熔点较低Zn合金压

铸模．可选用40Cr、30CrMnSi及40CrMo等；对Al和Mg合金压铸模，可选用4CrW2Si、

4Cr5MoSiV等对Cu合金压铸模．多采用3Cr2W8V钢。

近年来．随着黑色金属压铸工艺的应用，多采用高熔点的铝合金和镍合金．或者对

3Cr2W8V钢进行Cr-Al-SI三元共渗，用以制造黑色金属压铸模。最近国内外还正在试验

采用高强度的铜合金作黑色金属的压铸模材料。