我國模具材料與模具熱處理研究進展

時間：2013-04-23 17:59:28 來源：武漢華中科技大學模具技術與成形模擬國家重點實驗室作者：崔崑

2 熱作模具鋼

我國常用的熱作模具鋼為5CrMnMo、5CrNiMo和3Cr2W8V鋼。

5CrNiMo鋼主要用做大中型鍛模。但其淬透性不夠高，回火穩定性也不高，其性能不能滿足大截面鍛模對性能的要求。3Cr2W8V鋼廣泛用做黑色和有色金屬熱擠壓模和Cu、Al合金的壓鑄模。這種鋼的熱穩定性高，使用溫度達650C，但鎢系熱作模具鋼的導熱性低、冷熱疲勞性差。

我國在八十年代初引進國外通用的鉻系熱作模具鋼H13 (4Cr5MoSiV1)，H13鋼有良好的冷熱疲勞性，在使用溫度不超過600C時，代替3Cr2W8V鋼，模具壽命有大幅度提高，因此H13鋼迅速得到推廣應用，其產量已超過3Cr2W8V鋼。

為適應壓力加工新工藝、新設備對模具鋼在強韌性和熱穩定性方面更高的要求，我國研制了不少的新熱作模具鋼，主要有：

2.1熱鍛模具鋼

國內在八十年代，針對5CrNiMo鋼的淬透性不能滿足大截面錘鍛模的需要和使用溫度不超過500C的問題，對國內外用鋼做過大量的分析對比和研究。研究工作表明，國外同類鋼5CrNiMoV中的Cr、Ni、Mo含量均高于國產5CrNiMo鋼，并含有少量的V，因而其淬透性和回火穩定性均高于國產5CrNiMo鋼，并建議選用5CrNiMoV鋼，用于制做大型、復雜的重載荷錘鍛模[11]。

國內還開發了大截面熱鍛模具鋼5Cr2NiMoVSi和45Cr2NiMoVSi鋼，已獲得較廣泛的應用[1]。與5CrNiMo鋼相比，這些鋼中的碳含量稍低，提高了Cr和Mo的含量并加入適當的V和Si，因之有高的淬透性和熱穩定性。45Cr2NiMoVSi鋼中的碳和硅，較之5Cr2NiMoVSi鋼，稍有降低，更適宜于做錘鍛模。這種鋼用于制造4000t以上機械壓力機鍛模和3t以上鍛錘模，使用壽命較5CrNiMo和5CrNiMoV提高0.5~1.5倍。3Cr2MoWVNi鋼也是我國開發的一種熱鍛模用鋼，有高的使用壽命[11]。

2.2 熱擠壓用模具鋼

H13已是國內外廣泛使用的熱作模具鋼，在使用溫度不超過600C時，有良好的冷熱疲勞性能，用做熱擠壓模和鋁合金壓鑄模，有比較高的使用壽命。但H13鋼有較大的尺寸效應，國外采用爐外精練、高溫擴散退火、等向鍛造等工藝，以改善其尺寸效應，減小Cr和Mo的成分偏析，國內多采用電渣重熔等工藝。

我國研制了許多強韌性好、熱穩定性高的熱擠壓用熱作模具鋼。一些鋼是在國外鉬系3Cr3Mo3V鋼和鉻系H13鋼的基礎上發展起來，并在合金化方面有一定特色，如HMI(3Cr3Mo3W2V)、 TM(4Cr3Mo2WMnVNb) 、Y4(4Cr3Mo2MnVB)、Y10(4Cr5Mo2SiV1)、HD2(4Cr3Mo2VNiNbB)、012Al(5Cr4Mo3SiMnVAl) 等鋼。這些鋼在保持較好的強韌性條件下，具有高的其熱穩定性，分別用于制做熱擠壓模、精鍛模、有色金屬壓鑄模等，有良好的使用效果[3，12]。

我國有關部門曾組織一些研究單位和使用單位，選擇了27種國內外應用和新研制成功的熱作模具鋼，對其基本力學性能、工藝性能和使用性能進行測試和對比，并提出了各類熱作模具的選材準則[2]。