第四部分 热作模具材料及热处理ppt课件
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2．工艺性能 5CrMnMo钢的临界点；Ac1为710ºC;Ac3为
760ºC;Ms为220ºC。 (1)锻造：5CrMnMo钢锻造工艺参数和5CrNiMo钢 相同，注意须防止模具开裂：
(2)退火：等温退火加热温度为850—870ºC，等温 温度为680ºC 。退火后店硬度为197—24lHBS。 (3)淬火；在加热温度为840ºC一860ºC时油淬，冷 却至150—180ºC出油并立即四火。为减少变形及 开裂．淬火时最好延时冷却，即先空冷到暗红色 大约740一780ºC左右灭人油淬火。 (4)回火：回火工艺如友4—2所示。
对于铝型材的挤压模具采用h13钢制造的空芯模平均寿命是12t副平面模寿命在15t副以上比原用3cr2w8v钢延长35倍用于机锻模的h11和h13钢代替5crnimo及3cr2w8v钢模具寿命提高23倍用作辊锻模具最高寿命己达5万件比原用3cr2w8v钢高出3倍在轴承行业中代替3cr2w8v制造碾压辊寿命提高2一3精选36二铬钼系热作模具钢这类钢中碳含量较低是在国外钢号3cr3mo3cov的基础上发展而来
而当模具钢的塑性较差时，一般不用 抗拉强度而用抗弯强度bb作为力学指标， 抗弯试验产生的应力状态与许多模具工作 表面所处的应力状态极其相似，能精确地 反映构料的成分和组织对性能的影响。
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(3)冲击韧度和断裂韧度
冲击韧度是衡量模具材料在冲击 载荷作用下抵抗破断的能力。材料的 冲击韧度(ak)越高，热疲劳强度也会越 高。所以，应采用合理的锻造及热处 理方法和工艺参．防止碳化物偏析和 品粒粗大，减少淬火应力，提高钢的 韧性。
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（5）回火稳定性
回火稳定性是指随回火温度的升高， 材料的强度和硬度下降的快慢程度，也称 为抗回大软化能力。通常以钢的“回火温 度—硬度”变化曲线表示。它与热稳定件 共同表征模具在高温下的变形抗力。
（ 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的扩展速率：热 疲劳通常以20一750ºC条件下反复加热冷却 时所发生裂纹的循环次数或当循环一定次 数后测定的裂纹长度来确定。
由于5CrMnMo及新钢种的研制成功， 5CrNiMo的应用范围在逐渐缩小，此钢的 热强性和耐磨性也不如高强度热作模具钢， 故不适宜制作受冲击力大的中、小型锻模。
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(二)5CrMnMo钢 1．力学性能
考虑到我国的资源情况，为节省镍 而研制成的5CrMnMo钢。其强度略高 于CrNiMo钢，但用锰代镍降低了其在 常温及较高温度下的塑性和韧性，而且 5CrMnMo钢的淬透性比5CrNiMo钢的 淬透性要低，过热敏感性稍大，在高温 下工作时，其热疲劳性能也较差。
第四部分 热作模具材料及热处理
• 热作模具主要用于高温条件下的金属成形，使 加热的金属或液态金属获得所需要的形状。
• 按用途可分为热锻模、热镦模、热挤压模、压 铸模和高速成形模具等。
• 通常在反复受热和冷却的条件下工作，变形加 上的时间越长，受热就越严重。模具表面温升 常达300一700ºC之间，要求有较高的热强性、 热疲劳性和韧性，常选用中碳(wc＝0.3％一0.6％) 合金钢来制作。
断裂韧度则表征了裂纹纹失稳扩 展的抗力，对热作模具还要求具有另 外一些特殊的性能。
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（4）热稳定性 热稳定性表征钢在受热过程中保
持组织和性能稳定的能力。 通常，钢的热稳定性可用回火保
温4h，硬度降到45HRc时的最高加热 温度表示。对于原始硬度低的材料， 也可用保温2h，使硬度降到35HRc(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。
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二、热作模具材料的工艺性能要求
模具的加工费用约占普通模具成本的一半以 上，模具材料的工艺性好坏，直接关系到模具材 料的推广和应用。 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，成形工艺性越好。 2淬火工艺性 淬火工艺性好的模具材料容易保证 淬火质量，从而允分发挥材料的性能潜力，达到 设计的使用寿命要求。 3切削工艺性 切削加工费用约占模具加工成本的 90％，切削加工的难易程度将直接影响钢种的推 广采用。
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(一) 5CrNiMo钢
1．力学性能
5CrNiMo钢是20世纪30年代初应用至 今的传统热锻模具钢，国内应用广泛。它具 有很高的淬透性，如截面300mm 400mm 的锻模，自820ºC油淬和560ºC回火后，截 面各处的硬度比表面仅低l0一20HBS。 5CrNiMo钢的塑性、韧性良好，尺寸效应 不敏感。由于碳化物形成元素含量不高，二
3．应用
该钢可代替5CrNiMo钢，适用于大、 中型锻模，也可用于中、小型锻模，寿命 明显比5CrNiMo钢高。例如制作连杆模、 前梁模、齿轮模、凸缘节模(深型模)等可提 高寿命0.1—0.8倍不等，用作矫正模、弯曲 模和平锻机锻模，一般寿命都比5CrNiMo 高出0.5倍。
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（四）5NiCrMoV钢和5Cr2NiMoVSi钢
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为了满足上述性能，高韧性热作模 具钢中不能含有太高的碳及碳化物形成 元素，碳的质量分数应控制在0.3％一 0.5％，同时加入少量的Cr、Mo、V、 Ni、Mn、Si等以提高淬透性及热强性， 加入少量的Mo、W有助于消除高温回 火脆性。常用的高韧性热作模具钢有 5CrNiMo、5CrMnMo、4CrMnSiMoV 三种，试用的有5Cr2NiMoV及 45Cr2NiMoVSi等。
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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
这类钢主要用于各种尺寸的锤锻模、平锻机锻 模、大型压力机锻模等，是在高温下通过冲击加 压强迫金属成形的工具，锻模型腔与炽热的工件 表面会产生剧烈摩擦。由于在锻造过程中，模具 型腔表面与被加热到很高温度的锻坯接触，使模 具表面常生温到300一400ºC，有时局部可达500一 600ºC。锻模的截面较大而型腔形状复杂，因此要 求钢具有一定的高温强度和良好的冲击韧度、高 的硬度与耐磨件、耐热疲劳性好、淬透性大，并 具有良好的导热性以利于散热，避免型腔表面温 度过高而降低力学性能，此外还应具有良好的工 艺性和抗氧化性。
（三）4CrMnSiMoV钢
1．力学性能
4CrMnSiMoV钢是原冶金部标准中推 荐使用的5CrMnSiMoV钢的改进型。碳的 质量分数降低了0.1％，目的是在保持原有 强度的基础上提高钢的韧性。该钢无镍， 但具有较高的强度、耐磨性、冲击韧度及 断裂韧度，其冲击韧度与5CrNiMo相近或 稍低，而高温性能、抗回火稳定性、热疲 劳抗力好于5CrNiMo钢，主要用于大型锤 锻模和水压机锻造用模。5CrMnSiMoV钢 可以代替5CrNiMo钢。
马氏体中的二次硬化则与钢 的合金化程度有关系，随着回火 温度的升高，马氏休中的碳含量 虽然降低，但如果特殊碳化物呈 弥散析出并促使残余奥氏体转变 成马氏体，则模具钢的高温硬度 将会提高。
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（2）强度
强度是模具整个截面或某个部位在服役 时抵抗静载断裂的抗力。
在压缩条件下工作的模具，可测试其 抗压强度。用拉伸试验测定一定温度下的 抗拉强度b和屈服点s，—般模具不允许发 生永久的塑性变形，所以要求具有高的屈 服强度。
从20世纪50年代以来，我国厚度小于250mm 的模块多采用5CrMnMo钢制造，大于250mm的 模块一直都用5CrNiMo钢制作。与西方国家的常 用钢号相比，碳化物形成元素含量低，热稳定性 差，高温强度低，钢中不含钒，淬硬性较低，抗 热磨损和抗热疲劳性能差，模具寿命短。从20世 纪80年代起，我国研制了类似钢号5NiCrMoV， 推荐将5NiCrMoV钢用于大型、复杂形状、重载 荷的锤锻模和压力机锻模。
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(4)回火 淬火后的模具应立即移入回火炉中
进行回火，回火工艺如表4—1所示。热 锻模的燕尾与模体应以不同温度回火， 保证燕尾部分的韧性，避免燕尾的开裂 失效。
表4-1 5CrNiMo钢的回火工艺
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3．应用 很多国家在大型热镊模方面主要使用
5CrNiMo钢，通用性强，大、中、小模块、 深浅槽的模块均可用5CrNiMo。目前国内 主要用于制造形状复杂、冲击载荷较重的 大型及特大型锻模(最小边长＞400mm)。
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(2)退火 退火工艺曲线如图4—1和图4—2所示。
图4-1 5CrNiMo钢 锻轧后一般退火工艺
图4-2 5CrNiMo钢 锻轧后等温退火工艺
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(3)淬火
经600—650ºC温度预热后加热到830一 860ºC，保温后油淬。5CrNiMo钢的模块如 果出油温度低，容易淬裂，常在200ºC左右 出油，但心部未转变成马氏体的过冷奥氏体， 在回火时会转变成上贝氏体组织，冲击韧度 极低，寿命短。为此可采用等温处理的方法， 先将模具淬入150ºC的油中，再转入280一 300ºC硝盐浴中停留2—3h，获得“马氏体+ 下贝氏体+少量残余碳化物”组织，这样模 具的寿命会明显提高。
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2．工艺性能 4CrMnSiMoV钢的临界点：Ac1为792ºC；
Ac3为855ºC；Ms为330ºC 。 (1)锻造
钢坯加热温度为ll00一l140ºC，始锻温 度为1050—1100ºC ，终锻温度＞850ºC， 加热的温度和时间不宜过高过长，锻后进 行砂冷或坑冷。为减少脱碳现象，大型锻 件应在锻后放入600ºC的炉内，待温度均匀 后，再冷却至150—200ºC，然后出炉空冷。
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一、热作模具材料的使用性能要求
• 评价热作模具钢的性能指标：室温和高温 使用条件下的硬度 强度 韧度等。
• 热作模具材料使用时一般有七个方面的性 能要求：
（1）硬度 热作模具钢的硬度为40-52HRC。通常
模具钢的硬度取决于马氏体中的碳含量、 钢的奥氏体化温度和保温时间。
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应该指出的是：钢的最佳淬火 温度要通过该钢的“淬火温度— 晶粒度—硬度”关系曲线来选择；
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(2)退火 等温退火加热温度为840—860ºC，等温温度为
700一720ºC。 (3)淬火 大型锻模的淬火温度为870一900ºC ，中、小型
锻模的淬火温度为900—930ºC。 (4)回火 回火工艺如表4—3所示。
表4-3 4CrMnSiMoV钢的回火工艺
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如果制作大型锻模，由于尺寸很大，淬 火时的应力和变形比中、小型模具大，工 作时应力分布不均匀，需要有较高的韧性， 硬度选取较低。
5Cr2NiMoVSi钢主要添加了一定量的钒和硅， 将碳、镍、铬、铜等元素含量合理搭配，从而使 得其高温强度大幅度提高，且具有更高的淬透性 和热稳定性。
1．力学性能
在500ºC以下时， 5Cr2NiMoVSi 钢的高温强 度与5CrNiMo钢相近；而当高于600ºC时， 5Cr2NiMoVSi钢的强度却高出一倍以上。热稳定 性温度提高150—170ºC。对于500mm x 500mm 截面的锻模，心部硬度较5CrNiMo钢高出 13HRC。
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第一节 热作模具材料的主要性能要求
• 工作特点：热作模具是在机械载荷和温度均发 生循环变化情况下工作的。
• 热作模具材料分类：按照工作温度和失效形式 不同，可将热作模具材料分为低耐热高韧性钢 (350一370ºC)、中耐热韧性钢(550一600ºC)、 高耐热钢(600一650ºC)等。有特殊要求的热作 模具也可以采用奥氏体型耐热钢、高温合金或 硬质合金，甚至是难熔合金来制造。
次硬化效应弱．故热稳定性较差，热强性不 高，通常在400ºC以下工作可保持较高的强 度，超过400ºC时强度便急剧下降，模具温 升到550ºC时，b与温室比较下降近一半。
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2．工艺性能
5CrNiMo钢的临界点：Ac1为730ºC；Ac3为 780ºC；Ms为230ºC。
(1)锻造：
市场上供应的钢材存在着纤维组织，直 径越大，偏析就越严重。对于制造承受高负 荷或大型模具的坯料，要经过各向锻造的过 程．并进行锻粗和拔长，其交替进行的次数 应不少于2—3次。锻坯的加热温度为 1100ºC—1150ºC，始锻温度为1050—l100ºC， 终锻温度为800—850ºC，砂冷或坑冷。
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（7）抗热磨损与抗氧化性能
抗热磨损是热作模具的重要使用性能 要求，因为绝大多数锤锻模及压力机模具 都因磨损而失效。国内已有单位在自制的 热磨损机上进行热作模具钢的高温度损试 验，收到较好的效果。由于热作模具往往 在较高的温度下工作，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，成为热疲劳裂纹的起源。 因此要求模具材料具有在工作温度下的抗 氧化性能。
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表4-2 5CrMnMo钢的回火工艺
3．应用 与5CrNiMo钢相比，由于5CrMnMo钢
的淬透性及韧性均较低，只适用于制造一 些对强度和耐磨性要求较高，而韧性要求 不甚高的各种少、小型锤锻模具及部分压 力机模块(最大边长＜400mm)。也可用于 工作温度低于500ºC的其他小型热作模具。
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2．工艺性能 5CrMnMo钢的临界点；Ac1为710ºC;Ac3为
760ºC;Ms为220ºC。 (1)锻造：5CrMnMo钢锻造工艺参数和5CrNiMo钢 相同，注意须防止模具开裂：
(2)退火：等温退火加热温度为850—870ºC，等温 温度为680ºC 。退火后店硬度为197—24lHBS。 (3)淬火；在加热温度为840ºC一860ºC时油淬，冷 却至150—180ºC出油并立即四火。为减少变形及 开裂．淬火时最好延时冷却，即先空冷到暗红色 大约740一780ºC左右灭人油淬火。 (4)回火：回火工艺如友4—2所示。
对于铝型材的挤压模具采用h13钢制造的空芯模平均寿命是12t副平面模寿命在15t副以上比原用3cr2w8v钢延长35倍用于机锻模的h11和h13钢代替5crnimo及3cr2w8v钢模具寿命提高23倍用作辊锻模具最高寿命己达5万件比原用3cr2w8v钢高出3倍在轴承行业中代替3cr2w8v制造碾压辊寿命提高2一3精选36二铬钼系热作模具钢这类钢中碳含量较低是在国外钢号3cr3mo3cov的基础上发展而来
而当模具钢的塑性较差时，一般不用 抗拉强度而用抗弯强度bb作为力学指标， 抗弯试验产生的应力状态与许多模具工作 表面所处的应力状态极其相似，能精确地 反映构料的成分和组织对性能的影响。
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(3)冲击韧度和断裂韧度
冲击韧度是衡量模具材料在冲击 载荷作用下抵抗破断的能力。材料的 冲击韧度(ak)越高，热疲劳强度也会越 高。所以，应采用合理的锻造及热处 理方法和工艺参．防止碳化物偏析和 品粒粗大，减少淬火应力，提高钢的 韧性。
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（5）回火稳定性
回火稳定性是指随回火温度的升高， 材料的强度和硬度下降的快慢程度，也称 为抗回大软化能力。通常以钢的“回火温 度—硬度”变化曲线表示。它与热稳定件 共同表征模具在高温下的变形抗力。
（ 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的扩展速率：热 疲劳通常以20一750ºC条件下反复加热冷却 时所发生裂纹的循环次数或当循环一定次 数后测定的裂纹长度来确定。
由于5CrMnMo及新钢种的研制成功， 5CrNiMo的应用范围在逐渐缩小，此钢的 热强性和耐磨性也不如高强度热作模具钢， 故不适宜制作受冲击力大的中、小型锻模。
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(二)5CrMnMo钢 1．力学性能
考虑到我国的资源情况，为节省镍 而研制成的5CrMnMo钢。其强度略高 于CrNiMo钢，但用锰代镍降低了其在 常温及较高温度下的塑性和韧性，而且 5CrMnMo钢的淬透性比5CrNiMo钢的 淬透性要低，过热敏感性稍大，在高温 下工作时，其热疲劳性能也较差。
第四部分 热作模具材料及热处理
• 热作模具主要用于高温条件下的金属成形，使 加热的金属或液态金属获得所需要的形状。
• 按用途可分为热锻模、热镦模、热挤压模、压 铸模和高速成形模具等。
• 通常在反复受热和冷却的条件下工作，变形加 上的时间越长，受热就越严重。模具表面温升 常达300一700ºC之间，要求有较高的热强性、 热疲劳性和韧性，常选用中碳(wc＝0.3％一0.6％) 合金钢来制作。
断裂韧度则表征了裂纹纹失稳扩 展的抗力，对热作模具还要求具有另 外一些特殊的性能。
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（4）热稳定性 热稳定性表征钢在受热过程中保
持组织和性能稳定的能力。 通常，钢的热稳定性可用回火保
温4h，硬度降到45HRc时的最高加热 温度表示。对于原始硬度低的材料， 也可用保温2h，使硬度降到35HRc(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。
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二、热作模具材料的工艺性能要求
模具的加工费用约占普通模具成本的一半以 上，模具材料的工艺性好坏，直接关系到模具材 料的推广和应用。 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，成形工艺性越好。 2淬火工艺性 淬火工艺性好的模具材料容易保证 淬火质量，从而允分发挥材料的性能潜力，达到 设计的使用寿命要求。 3切削工艺性 切削加工费用约占模具加工成本的 90％，切削加工的难易程度将直接影响钢种的推 广采用。
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(一) 5CrNiMo钢
1．力学性能
5CrNiMo钢是20世纪30年代初应用至 今的传统热锻模具钢，国内应用广泛。它具 有很高的淬透性，如截面300mm 400mm 的锻模，自820ºC油淬和560ºC回火后，截 面各处的硬度比表面仅低l0一20HBS。 5CrNiMo钢的塑性、韧性良好，尺寸效应 不敏感。由于碳化物形成元素含量不高，二
3．应用
该钢可代替5CrNiMo钢，适用于大、 中型锻模，也可用于中、小型锻模，寿命 明显比5CrNiMo钢高。例如制作连杆模、 前梁模、齿轮模、凸缘节模(深型模)等可提 高寿命0.1—0.8倍不等，用作矫正模、弯曲 模和平锻机锻模，一般寿命都比5CrNiMo 高出0.5倍。
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（四）5NiCrMoV钢和5Cr2NiMoVSi钢
11
为了满足上述性能，高韧性热作模 具钢中不能含有太高的碳及碳化物形成 元素，碳的质量分数应控制在0.3％一 0.5％，同时加入少量的Cr、Mo、V、 Ni、Mn、Si等以提高淬透性及热强性， 加入少量的Mo、W有助于消除高温回 火脆性。常用的高韧性热作模具钢有 5CrNiMo、5CrMnMo、4CrMnSiMoV 三种，试用的有5Cr2NiMoV及 45Cr2NiMoVSi等。
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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
这类钢主要用于各种尺寸的锤锻模、平锻机锻 模、大型压力机锻模等，是在高温下通过冲击加 压强迫金属成形的工具，锻模型腔与炽热的工件 表面会产生剧烈摩擦。由于在锻造过程中，模具 型腔表面与被加热到很高温度的锻坯接触，使模 具表面常生温到300一400ºC，有时局部可达500一 600ºC。锻模的截面较大而型腔形状复杂，因此要 求钢具有一定的高温强度和良好的冲击韧度、高 的硬度与耐磨件、耐热疲劳性好、淬透性大，并 具有良好的导热性以利于散热，避免型腔表面温 度过高而降低力学性能，此外还应具有良好的工 艺性和抗氧化性。
（三）4CrMnSiMoV钢
1．力学性能
4CrMnSiMoV钢是原冶金部标准中推 荐使用的5CrMnSiMoV钢的改进型。碳的 质量分数降低了0.1％，目的是在保持原有 强度的基础上提高钢的韧性。该钢无镍， 但具有较高的强度、耐磨性、冲击韧度及 断裂韧度，其冲击韧度与5CrNiMo相近或 稍低，而高温性能、抗回火稳定性、热疲 劳抗力好于5CrNiMo钢，主要用于大型锤 锻模和水压机锻造用模。5CrMnSiMoV钢 可以代替5CrNiMo钢。
马氏体中的二次硬化则与钢 的合金化程度有关系，随着回火 温度的升高，马氏休中的碳含量 虽然降低，但如果特殊碳化物呈 弥散析出并促使残余奥氏体转变 成马氏体，则模具钢的高温硬度 将会提高。
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（2）强度
强度是模具整个截面或某个部位在服役 时抵抗静载断裂的抗力。
在压缩条件下工作的模具，可测试其 抗压强度。用拉伸试验测定一定温度下的 抗拉强度b和屈服点s，—般模具不允许发 生永久的塑性变形，所以要求具有高的屈 服强度。
从20世纪50年代以来，我国厚度小于250mm 的模块多采用5CrMnMo钢制造，大于250mm的 模块一直都用5CrNiMo钢制作。与西方国家的常 用钢号相比，碳化物形成元素含量低，热稳定性 差，高温强度低，钢中不含钒，淬硬性较低，抗 热磨损和抗热疲劳性能差，模具寿命短。从20世 纪80年代起，我国研制了类似钢号5NiCrMoV， 推荐将5NiCrMoV钢用于大型、复杂形状、重载 荷的锤锻模和压力机锻模。
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(4)回火 淬火后的模具应立即移入回火炉中
进行回火，回火工艺如表4—1所示。热 锻模的燕尾与模体应以不同温度回火， 保证燕尾部分的韧性，避免燕尾的开裂 失效。
表4-1 5CrNiMo钢的回火工艺
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3．应用 很多国家在大型热镊模方面主要使用
5CrNiMo钢，通用性强，大、中、小模块、 深浅槽的模块均可用5CrNiMo。目前国内 主要用于制造形状复杂、冲击载荷较重的 大型及特大型锻模(最小边长＞400mm)。
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(2)退火 退火工艺曲线如图4—1和图4—2所示。
图4-1 5CrNiMo钢 锻轧后一般退火工艺
图4-2 5CrNiMo钢 锻轧后等温退火工艺
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(3)淬火
经600—650ºC温度预热后加热到830一 860ºC，保温后油淬。5CrNiMo钢的模块如 果出油温度低，容易淬裂，常在200ºC左右 出油，但心部未转变成马氏体的过冷奥氏体， 在回火时会转变成上贝氏体组织，冲击韧度 极低，寿命短。为此可采用等温处理的方法， 先将模具淬入150ºC的油中，再转入280一 300ºC硝盐浴中停留2—3h，获得“马氏体+ 下贝氏体+少量残余碳化物”组织，这样模 具的寿命会明显提高。
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2．工艺性能 4CrMnSiMoV钢的临界点：Ac1为792ºC；
Ac3为855ºC；Ms为330ºC 。 (1)锻造
钢坯加热温度为ll00一l140ºC，始锻温 度为1050—1100ºC ，终锻温度＞850ºC， 加热的温度和时间不宜过高过长，锻后进 行砂冷或坑冷。为减少脱碳现象，大型锻 件应在锻后放入600ºC的炉内，待温度均匀 后，再冷却至150—200ºC，然后出炉空冷。
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一、热作模具材料的使用性能要求
• 评价热作模具钢的性能指标：室温和高温 使用条件下的硬度 强度 韧度等。
• 热作模具材料使用时一般有七个方面的性 能要求：
（1）硬度 热作模具钢的硬度为40-52HRC。通常
模具钢的硬度取决于马氏体中的碳含量、 钢的奥氏体化温度和保温时间。
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应该指出的是：钢的最佳淬火 温度要通过该钢的“淬火温度— 晶粒度—硬度”关系曲线来选择；
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(2)退火 等温退火加热温度为840—860ºC，等温温度为
700一720ºC。 (3)淬火 大型锻模的淬火温度为870一900ºC ，中、小型
锻模的淬火温度为900—930ºC。 (4)回火 回火工艺如表4—3所示。
表4-3 4CrMnSiMoV钢的回火工艺
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如果制作大型锻模，由于尺寸很大，淬 火时的应力和变形比中、小型模具大，工 作时应力分布不均匀，需要有较高的韧性， 硬度选取较低。
5Cr2NiMoVSi钢主要添加了一定量的钒和硅， 将碳、镍、铬、铜等元素含量合理搭配，从而使 得其高温强度大幅度提高，且具有更高的淬透性 和热稳定性。
1．力学性能
在500ºC以下时， 5Cr2NiMoVSi 钢的高温强 度与5CrNiMo钢相近；而当高于600ºC时， 5Cr2NiMoVSi钢的强度却高出一倍以上。热稳定 性温度提高150—170ºC。对于500mm x 500mm 截面的锻模，心部硬度较5CrNiMo钢高出 13HRC。
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第一节 热作模具材料的主要性能要求
• 工作特点：热作模具是在机械载荷和温度均发 生循环变化情况下工作的。
• 热作模具材料分类：按照工作温度和失效形式 不同，可将热作模具材料分为低耐热高韧性钢 (350一370ºC)、中耐热韧性钢(550一600ºC)、 高耐热钢(600一650ºC)等。有特殊要求的热作 模具也可以采用奥氏体型耐热钢、高温合金或 硬质合金，甚至是难熔合金来制造。
次硬化效应弱．故热稳定性较差，热强性不 高，通常在400ºC以下工作可保持较高的强 度，超过400ºC时强度便急剧下降，模具温 升到550ºC时，b与温室比较下降近一半。
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2．工艺性能
5CrNiMo钢的临界点：Ac1为730ºC；Ac3为 780ºC；Ms为230ºC。
(1)锻造：
市场上供应的钢材存在着纤维组织，直 径越大，偏析就越严重。对于制造承受高负 荷或大型模具的坯料，要经过各向锻造的过 程．并进行锻粗和拔长，其交替进行的次数 应不少于2—3次。锻坯的加热温度为 1100ºC—1150ºC，始锻温度为1050—l100ºC， 终锻温度为800—850ºC，砂冷或坑冷。
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（7）抗热磨损与抗氧化性能
抗热磨损是热作模具的重要使用性能 要求，因为绝大多数锤锻模及压力机模具 都因磨损而失效。国内已有单位在自制的 热磨损机上进行热作模具钢的高温度损试 验，收到较好的效果。由于热作模具往往 在较高的温度下工作，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，成为热疲劳裂纹的起源。 因此要求模具材料具有在工作温度下的抗 氧化性能。
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表4-2 5CrMnMo钢的回火工艺
3．应用 与5CrNiMo钢相比，由于5CrMnMo钢
的淬透性及韧性均较低，只适用于制造一 些对强度和耐磨性要求较高，而韧性要求 不甚高的各种少、小型锤锻模具及部分压 力机模块(最大边长＜400mm)。也可用于 工作温度低于500ºC的其他小型热作模具。
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