第3章-熱作模具鋼及其熱處理

3.1熱作模具的工作條件與性能要求

3.1.1熱作模具的工作條件 3.1.2熱作模具的性能要求 3.2熱作模具材料的選用

3.2.1鍛壓模具用鋼的選用 3.2.2熱擠壓模具用鋼的選用3.2.3壓鑄模具用鋼的選用 3.3熱作模具的制造工藝路線 3.4熱作模具的熱處理

3.4.1退火 3.4.2淬火 3.4.3回火 3.5熱作模具熱處理實(shí)例

3.5.1錘鍛模具熱處理 3.5.2鉻系熱作模具鋼熱處理第3章熱作模具鋼及其熱處理目錄3.1熱作模具的工作條件與性能要求

3.1.1熱作模具的工作條件

1.什么是熱作模具？熱作模按用途分為哪幾種類型？

熱作模具是將加熱到再結(jié)晶溫度以上的固態(tài)或液態(tài)金屬壓制成型的工具，包括熱鍛模具、熱擠壓模和壓鑄模三類。熱作模具工作條件的主要特點(diǎn)是與熱態(tài)金屬相接觸，這是與冷作模具工作條件的主要區(qū)別。2.熱作模具的工作條件如何？

3.1熱作模具的工作條件與性能要求

3.1.1熱作模具的工作條件

2.熱作模具的工作條件如何？

(1)

型腔表層工作溫度高。擠壓GCr15軸承套圈，鋼坯加熱至1050~1100℃，擠壓力為2000~2500MPa，凹、凸模的瞬時(shí)溫度高達(dá)600~650℃，甚至超過(guò)700℃。盡管熱鍛模具不同，型腔表層金屬受熱溫度也不相同，但是最低也有幾百攝氏度;熱擠壓模具與壓鑄模具型腔表層溫度更高。錘鍛模：300～400℃熱擠壓模：500～

800℃壓鑄模：ADC12鋁硅合金澆注溫度640～

700℃

（模具預(yù)熱160-270℃

）壓鑄黑色金屬時(shí)可達(dá)1000℃以上這樣高的使用溫度會(huì)使模腔表面硬度和強(qiáng)度顯著降低，為此.對(duì)熱模具鋼的基本使用性能要求是熱塑變抗力高，包括高溫硬度和高溫強(qiáng)度、高的熱塑變抗力，實(shí)際上反映了鋼的高回火穩(wěn)定性。由此便可以找到熱模具鋼合金化的第一種途徑，即加入Cr、W、Si.等合金元素可以提高鋼的回火穩(wěn)定性。3.1熱作模具的工作條件與性能要求

3.1.1熱作模具的工作條件

2.熱作模具的工作條件如何？

(1)

型腔表層工作溫度高。

(2)

反復(fù)被加熱和冷卻，易產(chǎn)生熱疲勞。

為避免熱擠壓模急劇升溫被軟化，熱擠壓時(shí)噴水基乳化液冷卻，急冷急熱，產(chǎn)生較大的疲勞應(yīng)力。

熱作模具的工作特點(diǎn)是具有間歇性。每次使熱態(tài)金屬成型后都要用冷卻介質(zhì)冷卻型腔的表面。因此，熱作模具的工作狀態(tài)是反復(fù)受熱和冷卻，從而使型腔表層金屬產(chǎn)生反復(fù)的熱脹冷縮，即反復(fù)承受拉壓應(yīng)力作用。其結(jié)果是引起型腔表面出現(xiàn)裂紋，稱為熱疲勞現(xiàn)象。

3.1熱作模具的工作條件與性能要求

3.1.1熱作模具的工作條件

2.熱作模具的工作條件如何？

(1)

型腔表層工作溫度高。

(2)

反復(fù)被加熱和冷卻，易產(chǎn)生熱疲勞。

(3)

工作應(yīng)力高，沖擊載荷大。錘鍛模受強(qiáng)烈的沖擊載荷和工作應(yīng)力。壓力機(jī)鍛模是在高溫、高的壓力負(fù)荷下服役的。3.1熱作模具的工作條件與性能要求

3.1.1熱作模具的工作條件

1.什么是熱作模具？熱作模按用途分為哪幾種類型？

2.熱作模具的工作條件如何？

(1)型腔表層工作溫度高。

(2)反復(fù)被加熱和冷卻，易產(chǎn)生熱疲勞。(3)工作應(yīng)力高，沖擊載荷大。(4)承受劇烈的摩擦磨損。被變形的熱態(tài)金屬在模具型腔內(nèi)或模具表面的塑性流動(dòng)，使熱作模具承受著劇烈的摩擦。熔融的液態(tài)金屬在模具型腔內(nèi)快速流動(dòng)，模具型腔表面承受著熾熱液態(tài)金屬的沖刷、摩擦。

3.1熱作模具的工作條件與性能要求

3.1.1熱作模具的工作條件

1.什么是熱作模具？熱作模按用途分為哪幾種類型？

2.熱作模具的工作條件如何？3.熱作模具的主要失效形式有哪些？(1)變形失效變形失效是指熱作模具頻繁與高溫毛坯工件接觸使用后出現(xiàn)軟化，因發(fā)生塑性變形超差而引起的失效。對(duì)于黑色金屬成形，當(dāng)模具表面軟化后硬度低于30HRC時(shí)容易發(fā)生變形而堆塌。工作載荷大、工作溫度高的熱擠壓模具和鍛壓模具的凸起部位易產(chǎn)生這類失效。(2)熱疲勞失效熱疲勞失效是指熱作模具在工作過(guò)程中因周而復(fù)始地反復(fù)被加熱和冷卻，使模具表面產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋而引起的失效。在工作過(guò)程中工作溫差大，反復(fù)被快速加熱又被快速冷卻的壓鑄模具、鍛壓模具等易產(chǎn)生熱疲勞裂紋。熱疲勞裂紋屬于表面裂紋，一般較淺，在應(yīng)力作用下向內(nèi)部擴(kuò)展，最終導(dǎo)致模具產(chǎn)生斷裂失效。(3)斷裂失效斷裂失效是指材料本身承載能力不足以抵抗工作載荷而出現(xiàn)失穩(wěn)態(tài)下的材料開(kāi)裂，包括脆性斷裂、韌性斷裂，疲勞斷裂和腐蝕斷裂。熱作模具斷裂(特別是早期斷裂)，與工作載荷過(guò)大、選材和材料處理不當(dāng)及應(yīng)力集中等有關(guān)。擠壓沖頭及模具凸起部位根部易出現(xiàn)斷裂失效。

(4)熱磨損失效熱磨損失效是指模具工作部位與被加工材料之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦損耗，而引起的模具尺寸超差和表面損傷失效。模具工作溫度、材料的硬度、合金元素及潤(rùn)滑條件等都影響模具磨損。相對(duì)運(yùn)動(dòng)劇烈和凸起部位的模具，如熱擠壓沖頭等易產(chǎn)生磨損失效。

鍛造3.1熱作模具的工作條件與性能要求

3.1.1熱作模具的工作條件

3.熱作模具的主要失效形式有哪些？

(1)變形失效——原因：高溫硬度低(2)熱疲勞失效——原因：耐熱疲勞性不足(3)斷裂失效——原因：高溫強(qiáng)度和韌性低

(4)熱磨損失效——原因：耐磨性差

3.1.1熱作模具的性能要求

3.1.1.1熱作模具的使用性能要求

4.對(duì)熱作模具的使用性能要求有哪些？

(1)較高的高溫硬度

(2)優(yōu)良的耐熱疲勞性能

(3)較高的高溫強(qiáng)度和韌性

(4)良好的耐磨性5.對(duì)熱作模具的工藝性能要求有哪些？

（1）優(yōu)良的加工性能

切削加工性能鍛壓加工性能（2）較高的淬透性和淬硬性

未淬透部分的屈服點(diǎn)和韌性會(huì)顯著降低，影響模具壽命。

（3）較小熱處理變形傾向

為保證模具質(zhì)量，要求熱處理變形小，組織穩(wěn)定。

（4）較低的脫碳敏感性

表面發(fā)生氧化、脫碳，會(huì)使硬度、耐磨性和使用壽命降低。

3.1熱作模具的工作條件與性能要求

3.1.1熱作模具的性能要求3.1.1.1熱作模具的使用性能要求3.1.1.1.2熱作模具的工藝性能要求3.2熱作模具材料的選用

3.2.1常用熱作模具鋼3.2.2鍛壓模具用鋼的選用 3.2.3熱擠壓模具用鋼的選用3.2.4壓鑄模具用鋼的選用

第3章熱作模具鋼及其熱處理目錄3.2熱作模具材料的選用

3.2.1常用熱作模具鋼

3.2.1.1熱作模具鋼的分類按用途：熱鍛模用鋼、熱擠壓模用鋼、壓鑄模用鋼，更可細(xì)分為錘鍛模用鋼、機(jī)鍛模用鋼、熱擠壓模用鋼、熱鐓模用鋼、熱沖裁模用鋼、壓鑄模用鋼。按性能：高韌性熱作模具鋼、高熱強(qiáng)性熱作模具鋼、高耐磨性熱作模具鋼，也可分為低耐熱性熱作模具鋼、中耐熱性熱作模具鋼、高耐熱性熱作模具鋼。按成分：低合金熱作模具鋼、中合金熱作模具鋼、高合金熱作模具鋼，也可分為鎢系熱作模具鋼、鉻系熱作模具鋼、鉻鉬系熱作模具鋼、鉻鎢鉬系熱作模具鋼。非專用熱作模具鋼：奧氏體耐熱鋼、高速工具鋼、馬氏體時(shí)效鋼、析出硬化鋼、冷熱兼用基體鋼等。

第3章熱作模具鋼及其熱處理3.2熱作模具材料的選用

3.2.1常用熱作模具鋼

3.2.1.1熱作模具鋼的分類第3章熱作模具鋼及其熱處理3.2熱作模具材料的選用

3.2.1常用熱作模具鋼

3.2.1.1熱作模具鋼的分類第3章熱作模具鋼及其熱處理3.2熱作模具材料的選用

3.2.1常用熱作模具鋼

3.2.1.2熱作模具鋼的分類3.2.1.2熱作模具鋼的化學(xué)成分第3章熱作模具鋼及其熱處理鋼號(hào)化學(xué)成分/%CSiMnCrMoV其他鍛壓模具用熱作模具鋼5CrMnMo5CrNiMo4CrMnSiMoV5Cr2NiMoVSi0.5~/0.60.5/0.60.35/0.450.46/0.530.25/0.6≤0.40.8/1.10.6/0.91.2/1.60.5/0.80.8/1.10.4/0.60.6/0.90.5/0.81.3/1.51.54/20.15/0.30.15/0.30.4/0.60.8/1.2——0.2/0.40.3/0.5—Ni1.4/1.8—Ni0.8/1.2鉻系熱作模具鋼4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV14Cr5W2VSi0.33/0.430.32/0.450.32/0.420.8/1.20.8/1.20.8/1.20.2/0.50.2/0.5≤0.44.75/5.54.75/5.54.5/5.51.1/1.61.1/1.75—0.3/0.60.8/1.20.6/1.0——W1.6/2.4鎢鉬系熱作模具鋼3Cr2W8V3Cr3Mo3W2V5Cr4W5Mo2V0.3~0.40.32~0.420.4~0.5≤0.40.6~0.9≤0.4≤0.4≤0.65≤0.42.2~2.72.8~3.33.4~4.4—2.5~3.01.5~2.10.2~0.50.8~1.20.7~1.1W3.5~9.0W1.2~1.8W4.5~5.3表3-1常用熱作模具鋼的化學(xué)成分3.2熱作模具材料的選用

3.2.1常用熱作模具鋼

3.2.1.2熱作模具鋼的分類

3.2.1.2熱作模具鋼的化學(xué)成分熱作模具鋼的成分有哪些特點(diǎn)？(1)含碳量處于中等水平，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.3%~0.6%；(2)加入Cr、Ni、Mn等元素，提高鋼的淬透性和強(qiáng)度等性能；(3)加入W、Mo、V等元素，防止回火脆性，提高熱穩(wěn)定性及紅硬性；(4)適當(dāng)提高Cr、Mo、W在鋼中的含量，可提高鋼的抗熱疲勞性。第3章熱作模具鋼及其熱處理3.2熱作模具材料的選用選擇熱作模具鋼應(yīng)考慮的問(wèn)題：熱作模具的類型模具形狀尺寸加工工藝被加工的材料種類3.2.2鍛壓模具用鋼的選用

1.錘鍛模：受沖擊負(fù)荷，韌性要求較高。

中、小型錘鍛模首選：5CrMnMo

大型錘鍛模首選：5CrNiMo

特大型錘鍛模：5Cr2NiMoVSi2.壓力機(jī)鍛模：沖擊負(fù)荷較小，負(fù)荷較大，要求熱強(qiáng)性較高。

壓力機(jī)鍛模首選：4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV1

3.2熱作模具材料的選用模具類型工作條件推薦鋼號(hào)錘鍛模中、小型模塊5CrMnMo，5CrNiMo，4CrMnSiMoV；大型、特大型模塊5CrNiMo，4CrMnSiMoV，5Cr2NiMoVSi；鑲塊4Cr5MoSiV1壓力機(jī)鍛模整體模塊5CrNiMo，5CrMnMo，4CrMnSiMoV，4Cr5MoSiV1，4Cr5MoSiV，3Cr2W8V，5Cr4W5Mo2V，3Cr3Mo3W2V鑲塊4Cr5MoSiV1，4Cr5MoSiV表3-2常用的鍛壓模具鋼的選用熱擠壓模具的工作特點(diǎn)是加載速度較慢，因此，型腔受熱溫度較高，通?？蛇_(dá)500～800℃。對(duì)這類鋼的使用性能要求應(yīng)以耐磨性、高的回火穩(wěn)定性和抗熱疲勞性能為主。輕合金擠壓:選用韌性較好的熱作模具鋼，如4Cr5MoSiV，4Cr5MoSiV1鋼。鋼、銅和銅合金擠壓:除了選用4Cr5MoSiV，4Cr5MoSiV1鋼外，也可選用高溫強(qiáng)度較好的熱作模具鋼，如3Cr2W8V鋼。5Cr4W5Mo2V鋼是新型的熱作模具鋼，該鋼具有較高的紅硬性，高溫強(qiáng)度和較高的耐磨性，可進(jìn)行一般的熱處理或化學(xué)熱處理，可代替3Cr2W8V鋼制造某些熱擠壓模具，使用壽命較高。

3.2.3熱擠壓模具用鋼的選用表3-3

熱擠壓模具用鋼選擇

熱擠壓工件的材料模具名稱凹

模沖頭心棒擠壓缸內(nèi)套鋁、鎂合金4Cr5MoSiV14Cr5MoSiV4Cr5MoSiV14Cr5MoSiV4CrMnSiMoV4Cr5MoSiV14Cr5MoSiV4Cr5W2VSi4CrSiMoSiV14Cr5MoSiV銅和銅合金4Cr5MoSiV14Cr5MoSiV3Cr3Mo3W2V3Cr2W8V5Cr4W5Mo2V4Cr5MoSiV13Cr2W8V4CrMnSiMoV5Cr4W5Mo2V4Cr5MoSiV13Cr2W8V3Cr3Mo3W2V4Cr5MoSiV14Cr3Mo3SiV3.2.4壓鑄模具用鋼的選用

3.2.4壓鑄模具用鋼的選用

壓鑄模具在服役條件下不斷承受高速、高壓噴射、金屬的沖刷腐蝕和加熱作用，從總體上看，壓鑄模具用鋼的使用性能要求與熱擠壓模具用鋼相近，即以要求耐磨性、高的回火穩(wěn)定性與抗熱疲勞性為主。所以通常所選用的鋼種大體上與熱擠壓模具用鋼相同。Zn合金壓鑄模具:4Cr5MoSiV1，4Cr5W2VSi鋼等；Al和Mg合金壓鑄模具:4Cr5MoSiV1，3Cr3Mo3W2V鋼等。Cu合金壓鑄模具:3Cr3Mo3W2V，3Cr2W8V鋼。3Cr3Mo3W2V鋼具有較高的熱強(qiáng)性、抗熱疲勞性能，又具有良好的耐磨性和抗回火穩(wěn)定性等。3Cr3Mo3W2V鋼的韌性和抗熱疲勞性能優(yōu)于3Cr2W8V鋼，其使用壽命也高于3Cr2W8V鋼。壓鑄模具用鋼選擇可以參考表3-4。

3.2.4壓鑄模具用鋼的選用

表3-4壓鑄模具用鋼選擇壓鑄工件的材料推薦鋼號(hào)鋅及其合金4CrMnSiMoV，4Cr5MoSiV1，4Cr5W2VSi鋁、鎂及其合金4Cr5W2VSi，4Cr5MoSiV1，4Cr5MoSiV，3Cr2W8V，5Cr4W5Mo2V，3Cr3Mo3W2V銅及其合金3Cr2W8V，3Cr3Mo3W2V3.3熱作模具的制造工藝路線

熱作模具的制造，就是通過(guò)各種專業(yè)工藝，按照一定順序，進(jìn)行加工、裝配來(lái)完成的。熱作模具的制造工藝路線大致為毛坯制備、成形加工、熱處理、鉗工整修、模具裝配、試模與驗(yàn)收等階段。一般熱作模具主要零件的制造工藝路線：

毛坯鍛造→退火→機(jī)械粗加工→精加工成形→淬火、高溫回火→鉗工整修、拋光→模具裝配→試模。

1.毛坯制備

2.成型加工

3.熱處理

4.鉗工整修

5.模具裝配6.試模與驗(yàn)收

3.3熱作模具的制造工藝路線毛坯鍛造表3-5各類熱作模具鋼的鍛造溫度鋼號(hào)始鍛溫度/℃終鍛溫度/℃冷卻方式5CrMnMo5CrNiMo4CrMnSiMoV5Cr2NiMoVSi4Cr5MoSiV14Cr5MoSiV4Cr5W2VSi3Cr2W8V3Cr3Mo3W2V5Cr4W5Mo2V5Cr2NiMoVSi1050~11001050~11001050~11001140~11601050~11001070~11001080~11201080~11201050~11001080~1130l140~1160800~850800~850≥850850~900850~900850~900850~900850~950≥850≥850850~900緩冷至150~200℃后空冷緩冷至150~200℃后空冷緩冷(砂冷或坑冷)緩冷(砂冷或坑冷)緩冷(砂冷或坑冷)緩冷(砂冷或坑冷)緩冷(砂冷或坑冷)空冷至700℃后砂冷或坑冷緩冷(砂冷或坑冷)緩冷(砂冷或坑冷)緩冷(砂冷或坑冷)3.4熱作模具的熱處理

熱處理是熱作模具制造中不可缺少的重要工序。熱處理目的就是通過(guò)加熱和冷卻的方法，改變鋼的組織，提高硬度、韌性等力學(xué)性能。熱作模具使用條件不同，對(duì)其性能要求的重點(diǎn)也不同。比如，錘鍛模對(duì)韌性要求較高，而熱擠壓模具以耐磨性、高的回火穩(wěn)定性、抗熱疲勞性為主。這就要求對(duì)不同的熱作模具采取不同的熱處理工藝，以達(dá)到要求的使用性能。熱處理對(duì)熱作模具的質(zhì)量和使用壽命都有重要的影響。

3.4熱作模具的熱處理3.4.1退火3.4.2淬火3.4.3回火3.4熱作模具的熱處理3.4.1退火

(1)完全退火：Ac3+(30~50)℃，保溫，爐冷。(2)等溫退火：Ac3+(30~50)

℃加熱，快冷到Ar1以下溫度等溫，出爐空冷。

(3)球化退火：Ac1+(20~30)

℃加熱，快冷到Ar1-(20~30)

℃等溫，出爐空冷。

(4)擴(kuò)散退火：1000℃以上，并長(zhǎng)時(shí)間保溫，使鋼化學(xué)成分和組織均勻。

(5)去應(yīng)力退火：600~650℃

3.4.2

淬火1.淬火加熱：淬火加熱溫度為Ac3+(30~50)℃2.冷卻方法：油冷或空冷，冷到150~200℃時(shí)，取出立即回火。3.4.3

回火1.高溫回火：500~650℃回火。2.兩次或多次回火：第二次回火溫度應(yīng)比第一次低20℃。淬火后，殘余奧氏體較多，一次回火以后，殘余奧氏體分解轉(zhuǎn)變產(chǎn)物由于沒(méi)有回火，所以韌性很差。因此對(duì)于淬火溫度高于950℃的高合金熱作模具，一般要進(jìn)行兩次或多次回火。3.回火溫度應(yīng)避免二次硬化峰值溫度，一般在略高于二次硬化峰值的溫度回火。3.5熱作模具熱處理實(shí)例

3.5.1錘鍛模具熱處理3.5.2鉻系熱作模具鋼熱處理3.5.3鎢鉬系熱作模具鋼熱處理

1.退火工藝2.淬火工藝

3.回火工藝

3.5熱作模具熱處理實(shí)例

3.5.1錘鍛模具熱處理鋼的特點(diǎn)：成分特點(diǎn)：中碳（0.4%~0.5%），低合金（＜5%）性能特點(diǎn)：韌性高，耐沖擊性能好，但耐熱性相對(duì)較低。工作溫度：400~500℃。所屬類別：低合金熱作模具鋼低耐熱性熱作模具鋼高韌性熱作模具鋼主要用途：制造錘鍛模具

常用鋼號(hào)：5CrMnMo、5CrNiMo錘鍛模具鋼的選用：

小型模塊：選用5CrMnMo鋼大、中型模塊：選用5CrNiMo鋼大截面錘鍛模：5Cr2NiMoVSi鋼4CrMnSiMoV鋼：適于制造各種類型的錘鍛模。3.5熱作模具熱處理實(shí)例

3.5.1錘鍛模具熱處理1.退火工藝表3-6部分錘鍛模具鋼的臨界溫度℃

鋼號(hào)Ac1Ac3Ar1Ms5CrMnMo5CrNiMo4CrMnSiMoV5Cr2NiMoVSi7107307927507607808558746506806606232202103302433.5熱作模具熱處理實(shí)例

3.5.1錘鍛模具熱處理1.退火工藝表3-7四種錘鍛模具鋼的退火工藝鋼號(hào)加熱溫度/℃保溫時(shí)間/h冷卻方法退火硬度HBS5CrMnMo760~7804~6爐冷至500℃，空冷197~2415CrNiMo760~7804~6爐冷至500℃，空冷197~2414CrMnSiMoV840~8602~4爐冷至700~720℃，保溫4~8h，≤241爐冷至500℃，空冷5Cr2NiMoVSi790~8102~4爐冷至700~720℃，保溫4~5h，爐冷至500℃，空冷3.5熱作模具熱處理實(shí)例

3.5.1錘鍛模具熱處理1.退火工藝圖3-1錘鍛模具鋼5CrMnMo、5CrNiMo普通退火工藝3.5熱作模具熱處理實(shí)例

3.5.1錘鍛模具熱處理1.退火工藝圖3-2錘鍛模具鋼4CrMnSiMoV球化等溫退火工藝3.5熱作模具熱處理實(shí)例

鋼

號(hào)5CrMnMo5CrNiMo4CrMnSiMoV5Cr2NiMoVSi淬火溫度/℃淬火硬度HRC820~85053~58830~86052~58860~88056~58960~101054~613.5.1錘鍛模具熱處理2.淬火工藝加熱：Ac3+（50~80）℃表3-8幾種錘鍛模具鋼的淬火溫度與硬度冷卻：空氣中預(yù)冷至750~780℃，入油冷卻，冷到150~180℃時(shí)立即回火

表3-9模具淬火冷卻時(shí)間

模具最小邊長(zhǎng)/mm300400500600700空氣中預(yù)冷時(shí)間/min5791224油冷時(shí)間/min4060801001203.5熱作模具熱處理實(shí)例

3.5.1錘鍛模具熱處理2.淬火工藝注意：1.淬火加熱保護(hù):將模具放入鐵盤，用保護(hù)劑填滿，用耐火泥或黃泥密封。2.避免淬火開(kāi)裂：油冷不能冷到室溫3.避免形成上貝氏體：增加大型模具心部冷速

不在350~500℃緩冷4.油淬組織硬度：針狀馬氏體+少量殘余奧氏體

52~58HRC

圖3-35CrNiMo鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線

3.5熱作模具熱處理實(shí)例

3.5.1錘鍛模具熱處理3.回火工藝（1）淬火后應(yīng)立即進(jìn)行高溫回火，以消除淬火應(yīng)力，獲得較好的韌性。（2）回火后采用油冷，以免產(chǎn)生回火脆。油中不能冷卻到室溫，以免開(kāi)裂。（3）回火保溫時(shí)間系數(shù)為3min/mm，且回火保溫時(shí)間不少于2h。（4）小型模具采用較低的回火溫度，大型模具采用較高的回火溫度。

（5）回火后的組織：回火索氏體+回火托氏體。表3-10不同尺寸模具回火溫度與回火后的硬度

鋼號(hào)模具類型回火溫度/℃硬度HRC5CrMnMo小型鍛模中型鍛模490~510520~54041~4738~415CrNiMo小型鍛模中型鍛模大型鍛模490~510520~540560~58044~4738~4234~374CrMnSiMoV小型鍛模中型鍛模大型鍛模特大型鍛模520~580580~630610~650620~66044~4941~4438~4237~405Cr2NiMoVSi大、特大型鍛模600~68035~483.5熱作模具熱處理實(shí)例

3.5.1錘鍛模具熱處理2.淬火、回火工藝圖3-4錘鍛模具鋼5CrMnMo、5CrNiMo淬火回火工藝注意：書(shū)上的圖7-2回火后“空冷”是錯(cuò)誤的。3.5熱作模具熱處理實(shí)例

3.5.2鉻系熱作模具鋼熱處理1.鉻系熱作模具鋼的特點(diǎn)：成分特點(diǎn)：中碳偏低（0.3%~0.5%），中合金（7%~9%），Cr較高（3%~5%）性能特點(diǎn)：具有較高的硬度、熱強(qiáng)性和耐磨性，在所有的熱作模具材料中，含Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的熱作模具鋼具有最高的抗疲勞強(qiáng)度。工作溫度：500~600℃所屬類別：中合金熱作模具鋼

中耐熱性熱作模具鋼

高強(qiáng)韌性熱作模具鋼

主要用途：制造熱擠壓模、壓鑄模、機(jī)鍛模和錘鍛模常用鋼號(hào)：

4Cr5MoSiV（H11）、4Cr5MoSiV1（H13）、4Cr5W2VSi

2.鉻系熱作模具鋼的用途：4Cr5MoSiV（H11）：壓鑄模、熱擠壓模、錘鍛模、機(jī)鍛模4Cr5MoSiV1（H13）：熱擠壓模具、錘鍛模、機(jī)鍛模、壓鑄模4Cr5W2VSi：熱擠壓模、壓鑄模、高速錘鍛模

3.5熱作模具熱處理實(shí)例

3.5.2鉻系熱作模具鋼熱處理1.退火工藝2.淬火工藝3.回火工藝表3-11三種鉻系熱作模具鋼的臨界溫度℃

鋼

號(hào)Ac1Ac3Ar1Ms4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV14Cr5W2VSi8408758108709358757357607303153302653.5熱作模具熱處理實(shí)例

3.5.2鉻系熱作模具鋼熱處理1.退火工藝表3-12三種鉻系熱作模具鋼的退火工藝

鋼號(hào)加熱溫度/℃保溫時(shí)間/h冷卻方法退火硬度HBS4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV14Cr5W2VSi860~890880~890850~8802~43~43~4爐冷至500℃，空冷爐冷至500℃，空冷爐冷至500℃，空冷207~229207~229207~229注意：1.最好在可控氣氛爐中進(jìn)行加熱，以避免模具氧化、脫碳。2.球化退火火后得到球化珠光體和少量碳化物。3.大型的形狀復(fù)雜的模具粗加工后應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力退火：730~760℃×2~4h，爐冷。

3.5熱作模具熱處理實(shí)例

3.5.2鉻系熱作模具鋼熱處理2.淬火工藝表3-13三種鉻系熱作模具鋼的淬火溫度與淬火硬度鋼號(hào)4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV14Cr5W2VSi淬火溫度/℃1000~10301020~10501130~1050淬火硬度HRC53~5556~5853~56（1）預(yù)熱：為減少變形，應(yīng)采用550℃和850℃兩段預(yù)熱，時(shí)間系數(shù)為0.5min/mm。在550℃預(yù)熱時(shí)加熱速度必須緩慢，在850℃預(yù)熱時(shí)加熱速度可以快些。（2）加熱：如表3-13所示，保溫時(shí)間系數(shù)為0.5~1min/mm。為減少氧化、脫碳，最好采用可控氣氛爐、鹽浴爐或真空爐進(jìn)行加熱。（3）冷卻：油冷、空冷都可以，還可以采用350~500℃分級(jí)冷卻?？绽浠蚍旨?jí)冷卻時(shí)應(yīng)保證不析出碳化物，模具心部不出現(xiàn)上貝氏體。

3.5熱作模具熱處理實(shí)例

3.5.2鉻系熱作模具鋼熱處理2.淬火工藝注意：大型模具空冷或500℃以上分級(jí)冷卻時(shí)，容易析出碳化物，并且模具心部出現(xiàn)貝氏體。4Cr5MoSiV1鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線如圖3-3所示。4Cr5MoSiV1鋼經(jīng)過(guò)高溫奧氏體化后，如果冷卻速度緩慢，在500℃以上會(huì)析出先共析碳化物。所以在冷卻時(shí)，應(yīng)該快速冷卻至450℃，以避免析出先共析碳化物，影響性能。圖3-34Cr5MoSiV1鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線3.5熱作模具熱處理實(shí)例

3.5.2鉻系熱作模具鋼熱處理3.回火工藝（1）采用550~650℃高溫回火，回火溫度根據(jù)硬度要求參考表3-14確定。

鉻系熱作模具鋼在500℃左右回火時(shí)，出現(xiàn)二次硬化現(xiàn)象，回火硬度最高，但是回火韌性最差，所以應(yīng)避免在500℃附近回火。表3-14三種鉻系熱作模具鋼的回火硬度與對(duì)應(yīng)的回火溫度（2）回火保溫時(shí)間系數(shù)為3min/mm，并且不能少于2h。（3）兩次回火，第二次回火比第一次回火溫度低20℃。鉻系熱作模具鋼淬火后有一些殘余奧氏體，一次回火后殘余奧氏體分解，其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物韌性差，比較脆，容易造成模具開(kāi)裂，必須兩次回火。（4）4Cr5MoSiV1鋼在630℃高溫回火后得到回火索氏體+回火托氏體。

鋼

號(hào)

4Cr5MoSiV

4Cr5MoSiV1

4Cr5W2VSi回火溫度/C530~560600560~580630560~580630回火硬度HRC47~494547~4945

47~49453.5熱作模具熱處理實(shí)例

3.5.2鉻系熱作模具鋼熱處理圖3-4鉻系熱作模具鋼的一般熱處理過(guò)程

3.5熱作模具熱處理實(shí)例

3.5.2鉻系熱作模具鋼熱處理圖3-4鉻系熱作模具鋼4Cr5MoSiV淬火回火工藝3.5熱作模具熱處理實(shí)例

3.5.3鎢鉬系熱作模具鋼熱處理

（高耐熱性熱作模具鋼熱處理）鎢鉬系熱作模具鋼的特點(diǎn)：成分特點(diǎn)：中碳（0.3%~0.5%），高合金（＞7.9%），W、Mo較高性能特點(diǎn)：高的高溫強(qiáng)度、高溫硬度、回火抗力均高于前兩種鋼，但塑性和抗熱疲勞性低于前兩種鋼。

工作溫度：600~700℃所屬類別：高合金熱作模具鋼高耐熱性熱作模具鋼高熱強(qiáng)性熱作模具鋼主要用途：制造熱擠壓模、壓鑄模、機(jī)鍛模和錘鍛模常用鋼號(hào)：

3Cr2W8V(H21)

、3Cr3Mo3W2V(HM-1)

、5Cr4W5Mo2V(RM2)

（美國(guó)）（北京機(jī)電研究所）（北京機(jī)電研究所）鎢鉬系熱作模具鋼的用途：3Cr2W8V(H21)

：靜載荷較高但沖擊載荷較低的機(jī)鍛模、銅合金熱擠壓模、壓鑄模3Cr3Mo3W2V(HM-1)

：熱鐓鍛模、機(jī)鍛模、熱擠壓模、壓鑄模

5Cr4W5Mo2V(RM2)

：熱擠壓模、精鍛模、熱沖模等，壽命比3Cr2W8V高數(shù)倍

3.5熱作模具熱處理實(shí)例

3.5.3鎢鉬系熱作模具鋼熱處理

1.退火工藝2.淬火工藝

3.回火工藝表3-16三種鎢鉬系熱作模具鋼的臨界溫度℃

鋼號(hào)Ac1Ac3Ar1Ms3Cr2W8V3Cr3Mo3W2V5Cr4W5Mo2V8008408308509228936907867003703733303.5熱作模具熱處理實(shí)例

3.5.3鎢鉬系熱作模具鋼熱處理

1.退火工藝表3-17三種鎢鉬系熱作模具鋼的退火工藝

鋼號(hào)加熱溫度/℃時(shí)間/h冷卻方法退火硬度HBS3Cr2W8V3Cr3Mo3W2V5Cr4W5Mo2V820~840870~890860~880

2~44~62~4爐冷至500℃空冷爐冷至500℃空冷