热作模具材料：能在被加工金属再结晶温度以上工作的模具材料。 热作模具材料：能在被加工金属再结晶温度以上工作的模具材料。

  • 模具材料的性能要求是由工作条件决定的。 模具材料的性能要求是由工作条件决定的。 • 热作模具的工作条件如何？ 热作模具的工作条件如何？ (1) 型腔表层工作时候的温度高。 型腔表层工作时候的温度高 工作时候的温度高。 锤锻模： ～ 锤锻模：300～400℃ ℃ 热挤压模： 热挤压模：500 ～ 800℃ ℃ 压铸模：铝合金600 ～ 700 ℃ ，钢铁1000℃以上。 压铸模：铝合金 ℃以上。 (2) 反复被加热和冷却，易产生热疲劳。 反复被加热和冷却， 产生热疲劳。 (3) 工作应力高，锤锻模冲击载荷大。 工作应力高，锤锻模冲击载荷大。 轴承套圈挤压模，表面温度高达600~650℃，挤压力高达 轴承套圈挤压模，表面温度高达 ℃ 挤压力高达2000~2500 MPa。 。 锤锻模受强烈的冲击载荷和工作应力。 压力机锻模是在高温、 锤锻模受强烈的冲击载荷和工作应力。 压力机锻模是在高温、高的压 力负荷下服役的。 力负荷下服役的。 (4)承受剧烈的摩擦磨损。 承受剧烈的摩擦磨损。 承受剧烈的摩擦磨损

  热作模具钢的成分有哪些特点？ 热作模具钢的成分有哪些特点？ (1)含碳量：中碳，0.3%~0.6% 含碳量：中碳， 含碳量 (2) Cr、Ni、Mn，提高淬透性 、 、 ， (3) Mo 防止回火脆性， W、 V提高热稳定性及红硬性； 防止回火脆性， 、 提高热稳定性及红硬性 提高热稳定性及红硬性； (4) Cr、Mo、W提高抗热疲劳性。 提高抗热疲劳性。 、 、 提高抗热疲劳性

  常用热作模具钢的 表4-1-1常用热作模具钢的化学成分 常用热作模具钢的化学成分

  热作模具的主要 主要性能要求 第一节 热作模具的主要性能要求 热作模具材料 材料的 一、热作模具材料的使用性能要求

  6.热疲劳抗力 热疲劳抗力表征了材料热疲劳裂纹萌生前的工作寿命和萌生后 热疲劳抗力 的扩展速率。热疲劳通常以20～ ℃ 的扩展速率。热疲劳通常以 ～750℃条件下反复加热冷却时所发生裂纹的 循环次数或当循环定次数后测定的裂纹长度来确定。 循环次数或当循环定次数后测定的裂纹长度来确定。 7.抗热磨损与抗氧化性能 因绝大多数锤锻模及压力机模具都因磨损而失效， 抗热磨损与抗氧化性能 因绝大多数锤锻模及压力机模具都因磨损而失效， 故抗热磨损是热作模具的重要使用性能要求。 故抗热磨损是热作模具的重要使用性能要求。 在较高的温度下，模具工作面与空气、液态金属或其他介质接触， 在较高的温度下，模具工作面与空气、液态金属或其他介质接触，会发 生氧化，加剧模具工作过程中的磨损，并在模具表面产生腐蚀沟， 生氧化，加剧模具工作过程中的磨损，并在模具表面产生腐蚀沟，成为热疲 劳裂纹的起源。因此要求模具材料具备在工作时候的温度下的抗氧化性能。 劳裂纹的起源。因此要求模具材料具备在工作时候的温度下的抗氧化性能。

  1.高温硬度 在高的工作时候的温度下应保持高的硬度 高温硬度 在高的工作时候的温度下应保持高的硬度——高温硬度。高温硬度测 高温硬度。 高温硬度 量不方便，以测量室温硬度代替，一般热作模具的硬度为40～ 量不方便，以测量室温硬度代替，一般热作模具的硬度为 ～52HRC。 。 2.高温强度 在高的工作时候的温度下保持高的抵抗静载断裂的抗力。往往测室温 保持高的抵抗静载断裂的抗力。 高温强度 在高的工作时候的温度下保持高的抵抗静载断裂的抗力 强度， 再考察其耐热性和回火稳定性。 强度， 再考察其耐热性和回火稳定性。 3.冲击韧度和断裂韧度 冲击韧度 K是衡量模具材料在冲击载荷作用下抵抗 冲击韧度和断裂韧度 冲击韧度a 破断的能力。冲击韧度越高，热疲劳强度也会越高。 破断的能力。冲击韧度越高，热疲劳强度也会越高。 4.耐热性 热稳定性表征钢在受热过程中保持组织和稳定性很高的能力。 耐热性 耐热性表征钢在受热过程中保持组织和稳定性很高的能力。 测定方法：回火保温4h，用硬度降到45HRC时的最高加热温度表示。 时的最高加热温度表示。 测定方法：回火保温 ，用硬度降到 时的最高加热温度表示 对于原始硬度低的材料，用保温2h，使硬度降到35HRC(一般 对于原始硬度低的材料，用保温 ，使硬度降到 一般 热作模具堆积塌陷失效的硬度)的最高加热温度定为该钢的热稳定性指标 的最高加热温度定为该钢的热稳定性指标。 热作模具堆积塌陷失效的硬度 的最高加热温度定为该钢的热稳定性指标。

  热作模具的主要失效形式和原因 热作模具的主要失效形式和原因 (1)变形失效 变形失效——原因：高温强度硬度低 原因： 变形失效 原因 (2)热疲劳失效 热疲劳失效——原因：耐热疲劳性不足 原因： 热疲劳失效 原因 (3)断裂失效 断裂失效——原因：高温强度或韧性低 原因： 断裂失效 原因 (4)热磨损失效 热磨损失效——原因：耐磨性差 原因： 热磨损失效 原因

  热作模具钢的分类 按用途： 按用途： 热锻模用钢、热挤压模用钢、压铸模用钢。 热锻模用钢、热挤压模用钢、压铸模用钢。 细分为锤锻模用钢、机锻模用钢、热挤压模用钢、热镦模用钢、热冲裁模用钢、 细分为锤锻模用钢、机锻模用钢、热挤压模用钢、热镦模用钢、热冲裁模用钢、 压铸模用钢。 压铸模用钢。 按性能： 按性能： 高韧性热作模具钢、高热强性热作模具钢、高耐磨性热作模具钢。 高韧性热作模具钢、高热强性热作模具钢、高耐磨性热作模具钢。 低耐热性热作模具钢、中耐热性热作模具钢、高耐热性热作模具钢。 低耐热性热作模具钢、中耐热性热作模具钢、高耐热性热作模具钢。 按成分： 按成分： 低合金热作模具钢、中合金热作模具钢、高合金热作模具钢。 低合金热作模具钢、中合金热作模具钢、高合金热作模具钢。 钨系热作模具钢、铬系热作模具钢、铬钼系热作模具钢、铬钨钼系热作模具钢。 钨系热作模具钢、铬系热作模具钢、铬钼系热作模具钢、铬钨钼系热作模具钢。 非专用热作模具钢： 非专用热作模具钢： 奥氏体耐热钢、高速工具钢、马氏体时效钢、析出硬化钢、冷热兼用基体钢等。 奥氏体耐热钢、高速工具钢、马氏体时效钢、析出硬化钢、冷热兼用基体钢等。

  (1)较高的高温硬度 较高的高温硬度 (2)优良的耐热疲劳性能 优良的耐热疲劳性能 优良的耐 (3)较高的高温强度和韧性 较高的高温强度和韧性 较高的高温 (4)良好的耐磨性 良好的耐磨性

  热作模具的主要 主要性能要求 第一节 热作模具的主要性能要求 热作模具材料 材料的 一、热作模具材料的使用性能要求

  1.锻造工艺性 钢的高温强度越低，伸长率越大，材料的锻造变形抗力越小， 锻造工艺性 钢的高温强度越低，伸长率越大，材料的锻造变形抗力越小， 成形工艺性越好。 成形工艺性越好。 2.切削工艺性 切削加工费用约占模具加工成本的 ％，切削加工的难易程 ％，切削加工的难易程 切削工艺性 切削加工费用约占模具加工成本的90％， 度将直接影响钢种的推广采用。 度将直接影响钢种的推广采用。 3.淬火工艺性 淬火工艺性好的模具材料容易保证淬火质量，从而充分的发挥 淬火工艺性 淬火工艺性好的模具材料容易保证淬火质量， 材料的性能潜力，达到设计的常规使用的寿命要求。 材料的性能潜力，达到设计的常规使用的寿命要求。

  热作模具的主要 主要性能要求 第一节 热作模具的主要性能要求 热作模具材料 材料的 一、热作模具材料的使用性能要求 二、热作模具材料的工艺性能要求 热作模具材料及热处理 第二节 热作模具材料及热处理 一、低耐热高韧性热作模具钢及热处理 二、中耐热热作模具钢及热处理 三、高耐热热作模具钢及热处理 四、特殊用途的热作模具钢及热处理 热作模具材料及热处理选用实例 第三节 热作模具材料及热处理选用实例 一、热锻模具钢选用及热处理工艺 二、热挤压模具钢选用及表面处理 热切边模、 三、热切边模、热镦模用钢及热处理工艺 四、压铸模具材料及热处理工艺

  低耐热性热作模具钢  按性能分 中耐热性热作模具钢 高耐热性热作模具钢 

  高韧性热作模具钢  按性能分 高热强性热作模具钢 高耐磨性热作模具钢 

  奥氏体耐热钢  高速钢  非专用热作模具钢 马氏体时效钢 析出硬化钢  基体钢 

   锤锻模具钢 热锻模具钢   机锻模具钢   热挤压模具钢    按用途分 热挤压模具钢 热镦模具钢  热冲裁模具钢   压铸模具钢   

  低合金热作模具钢  按成分分 中合金热作模具钢 高合金热作模具钢 

  铬系热作模具钢  钼系热作模具钢  按成分分 钨系热作模具钢 铬钼系热作模具钢  铬钨钼系热作模具钢 

  20世纪 年代的传统热锻模具钢，国内应用广泛。 世纪30年代的传统热锻模具钢，国内应用广泛。 世纪 年代的传统热锻模具钢 1.力学性能 力学性能 • 淬透性高→模具各处力学性能均匀 淬透性高 模具各处力学性能均匀 300×300×400mm锻模淬回火后，截面各处硬度几乎一样 。 锻模淬回火后， × 锻模淬回火后 • 韧性高 • 耐热性低 • 热强性不高 • 热稳定性较差： ℃以下保持比较高的强度，超过400℃强度急剧下降 耐热性较差：400℃以下保持比较高的强度，超过 ℃ 2.工艺性能 工艺性能 临界点： 临界点：Ac1为730℃；Ac3为780℃；Ms为230℃。 ℃ ℃ ℃ (1)锻造：市场上的钢材存在偏析，直径越大偏析就越严重。要经过各向锻 锻造： 直径越大偏析就越严重。 锻造 交替进行锻粗和拔长，次数不少于2～ 次 锻坯的加热温度为1100～ 造，交替进行锻粗和拔长，次数不少于 ～3次。锻坯的加热温度为 ～ 1150℃，始锻温度为 ℃ 始锻温度为1050～1100℃，终锻温度为 ～850℃，砂冷或坑冷。 ～ ℃ 终锻温度为800～ ℃ 砂冷或坑冷。 •