5CrMnMo热作模具钢

5CrMnMo 热作模具钢
热作模具钢
热作模具钢分类
热作模具有锤锻模、压力机锻模、压铸模、热挤压模、热剪切模等。

热轧辊也可归入此类。

热作模具工作条件比冷作模具更加苛刻，受冷热反复作用，因此对模具钢的性能要求更高。

热作模具钢大体可分为高韧性和高耐热性两类。

高韧性模具钢大多用于热锻模；对于大型锤锻模，可选用在5CrNiMo基本成分上适当增加Cr、Ni、Mo、V 含量的钢种。

高耐热性模具钢可按工作温度的不同要求来选用。

对于在500～650℃使用的模具，可选用在Cr系、
模具钢基础上适当增加Mo、V等二次硬化元素的钢种，如3Cr3Mo3W2V、5Cr4W5Mo2V等新型模具钢。

对于700℃以上使用的模具，可选用奥氏体耐热钢，也可选用节镍的CrMn系或CrMnNi奥氏体钢添加Mo、V等元素的钢种。

近年来发展的高铬(含Cr质量分数8%～13%)的CrNiMoV系模具钢，可提高钢的晶界抗氧性能，减少因晶界氧化而形成微裂纹。

常用热作模具用钢举例
模具类型工作条件推荐用钢
锤锻模整体模具 5CrMnMo，5CrNiMo，4CrMnSiMoV，5Cr2NiMoV
镶块 4Cr5MoSiV1，3Cr2W8V，3Cr3Mo3W2V，4CrMnSiMoV
压力机锻模整体模具 5CrNiMo，5CrMnMo，4CrMnSiMoV，4Cr5MoSiV，4Cr5W2SiV，3Cr3Mo3W2V
镶拼模具镶块 4Cr5MoSiV1，4Cr5MoSiV，4Cr5W2SiV，5Cr4W2
模体 5CrMnMo，5CrNiMo，4Cr2MnSiMoV
热顶锻模 - 3Cr2W8V，5Cr4Mo2W2SiV，4Cr5MoSiV，5CrNiMo
高速锤锻模 5CrNiMo，4Cr5MoSiV1，4Cr5MoSi
热挤压模轻金属及其合金、钢及其合金的凹模、冲头、管材挤压芯棒、穿孔芯棒等
5CrNiMo，3Cr2W8V，3Cr3Mo3W2V,5Cr4Mo2W2SiV，4Cr5MoSiV，4CrMnSiMoV，4Cr5MoSiV1
温热挤压模 - W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2，6W6Mo5Cr4V，6Cr4W3Mo2VNb
热剪切模 - 5CrNiMo，4CrMnSiMoV，4Cr5MoSiV1，6W6Mo5Cr4V，W6Mo5Cr42 中、小型热轧工作辊 - 60CrMo，50CrNiMo，50CrMnMo，9Cr，70Cr3Mo，60CrNiMo，60CrMn
高韧性热作模具钢
常用的高韧性热模钢在合金工具钢标准中列入的有5CrNiMo、5CrMnMo、4CrMnSiMoV三种，试用较好的钢号有5Cr2NiMoVSi、45Cr2NiMoVSi、3Cr2WMoVNi 等。

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。

锻模在工作中承受很大的冲击截荷；在锻造过程中，模具型腔与很高温度的锻坯接触，
模具工作面温升常达300～400℃，有时局部可达500～600℃；模具型腔与很高温度的锻坯打后，又受到反复冷却，即在急冷急热条件工作；模具型腔与变形金属发生相互摩擦，即工作面受到热磨损。

这就是锻模的工作条件，正是这种工作条件，要求这类模具钢应具有下列基本性能：
1)淬透性高，以保证这种大型模具沿整个截面具有均匀一致的力学性能。

2)冲击韧性好，热疲劳抗力高，以保证能承受冲击载荷及在急冷急热反复热冲击下，不不能变更不致于发生龟裂。

3)导热好，以保证模具型腔表面的热量尽快传导外散，降低模具的温升，有利于减少热磨损及热疲劳损伤。

4)较高的抗回火稳定性及高温强度，以减少热塑性变形。

5)较好抗氧化性能和加工工艺性能。

为满足上述性能，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，通常碳质量分数ωC在0.3%～0.5%左右，为提高淬透性及热强性加入少量铬、钼、钒、镍、锰、硅等，加入少量钼或钨有助于清除高温回火脆性。

高韧性热作模具钢-5CrNiMo
5CrNiMo是30年代初应用热作模具钢，至今仍具有较广泛应用。

该钢具有良好的塑性、韧性、尺寸效应不敏感。

但由于碳化物形成元素含量低，二次效应微弱，热稳定性差，高温强度低。

1.临界点及组织特征钢的临界点为：Ac1730℃、Ac3780、Ms780℃。

5CrNiMo钢退火组织是珠光体加少量铁素体，碳化物总体积分数不超过9%。

淬火组织为马氏体加少量残余奥氏体。

2.力学性能不同淬火、回火温度下的硬度、冲击韧度值见表1、表2。

由表可见，5CrNiMo钢的硬度(以及强度)随回火温度的升高而下降；塑性及冲击韧度值，则随回火温度的升高而增加。

表1 淬、回火温度对硬度5CrNiMo钢硬度的影响
淬火温度/℃回火温度/℃
300 350 400 450 500 550 600
硬度HRC
900 52 50 48 45 41 38 32
950 53 51 49 46 42 39 33
1000 54 52 50 47 43 40 34
表2 淬、回火温度对硬度 5CrNiMo钢冲击韧度的影响
淬火温度/℃回火温度/℃
300 350 400 450 500 550 600
αK/(J/cm2)
840 21 25 29 35 45 56 71
950 19 20 23 25 35 49 62
1000 13 16 20 22 30 40 54
5CrNiMo钢在400℃以下工作可以保持高强度，高于400℃时强度急剧下降，如温度升高到550℃时，与室温比较σb下降将近一半。

3.实际应用 5CrNiMo是目前国内用量较大的锻模钢，通用性强，大、中、小型模块，深、浅型槽的模块均用5CrNiMo钢。

由于及新钢种的研制成功，5CrNiMo 应用范围在逐渐缩小。

由于该钢淬透好，更适合用于大量生产的大、中型模块。

5CrNiMo钢模块因淬火出油温度低，容易开裂。

实际操作时为避免开裂，常于200℃左右即出油，这样，在模具表面虽获得了一层马氏体组织，但心部却处于奥氏体状态，当模块于380～540℃回火时，心部的过冷奥氏体即转变为上贝氏体组织，冲击韧度极差，模具寿命低。

为了提高热锻模使用寿命，可采用等温处理方法。

即淬火加热后，将模具于160～180℃硝盐中分级停留，使发生部分马氏体转变，然后再转入280～300℃硝盐中等温停留2～3h。

此时，模具钢的组织由马氏体+下贝氏体+少量残余碳化物组成，回火后获得回火下贝氏体组织，模具寿命明显提高。

如某厂对5CrNiMo锻模采用150℃出油，再进入300℃硝盐中等温3h，使用寿命提高20%～50%。

高韧性热作模具钢-5CrMnMo
该钢与5CrNiMo钢的各种性能相类似，由于考虑我国资源情况，为节约镍而以锰代镍而研制的。

使用中发现，该钢淬透性不如5CrNiMo，在高温下工作时，其热疲劳性能也较差。

此钢对3t锤以下的浅型中小型锻模使用效果还可以，但对大截面或深型槽锻模，其使用寿命很低。

1.临界点及组织特征钢的临界点为：Ac1710℃、Ac3760℃、Ms220℃。

2.力学性能 5CrMnMo钢的力学性能与5CrNiMo钢相近。

5CrMnMo钢的强度略高于5CrNiMo；而冲击韧度明显低于5CrNiMo。

5CrMnMo钢不同温度下的力学性能见下表。

5CrMnMo钢在不同温度下的力学性能
试验温度/ ℃
σ b /Mpa
δ(%)
ψ(%)
α K /(J/cm 2 )
20 1300～1500 6～7 30～32 30～32
300 1000～1200 12～13 - 60～70
600 450～500 20～25 - 30～40
3.实际应用与5CrNiMo比较，该钢淬透性及韧性均较低。

因此，只适用于制造要求较高强度和耐磨性，而韧性要求不甚高时的各种中、小型锤锻模具及部分压力机模块，也可用于工作温度低于500℃的其他小型热作模具。

高韧性热作模具钢-4CrMnSiMoV
4CrMnSiMoV钢是原冶金部标准中推荐使用的5CrMnSiMoV钢的改进型。

原钢种的合金元素种类及含量均未变动，只是碳质量分数ωC降低了约0.1%，其目的是在保持原有的强度水平的基础上提高钢的韧性。

该钢具有较高的强度、耐磨性
和良好的冲击韧度，其高温性能，抗回火稳定性，热疲劳抗力均比5CrNiMo钢好。

该钢是GB1299～85《合金工具钢》中标准钢号。

1.临界点钢的临界点为：Ac1792℃、Ac3855℃、Ms330℃。

2.力学性能不同温度下的力学性能见下表，由表可见，4CrMnSiMoV钢强度、塑性、韧性指标均高于5CrNiMo钢，只是冲击韧度与5CrNiMo钢相近或稍低。

4CrMnSiMoV钢不同温度下的力学性能
试验温度/ ℃
σ b /Mpa
σ 0.2 /Mpa δ(%)
ψ(%)
α K /(J/cm 2 )
20 1400～1450 1250～1350 11～12 45～50 50～55
300 1300～1350 1150～1200 14～16 55～60 70～80
600 750～800 700～750 20～25 70～75 7080
3.实际应用该钢适用于大、中型锻模，也可用于中、小型锻模，经与5CrNiMo 等热模钢寿命比较，4CrMnSiMoV钢使用寿命最高。

如连杆模、前梁模、齿轮模、突缘节模(深型模)等均比5CrNiMo模具寿命提高0.1～0.8倍。

用于矫正模、弯曲模和平锻机锻模使用寿命比5CrNiMo一般都高0.5倍，个别超过1～2倍。

高韧性热作模具钢-5Cr2NiMoVSi及45Cr2NiMoVSi钢锤锻模具及大截面压力机模具用5CrNiMo、5CrMnMo等主要问题是碳化物形成元素含量低、热稳定性差、高温强度低、耐热磨损和热疲劳性能差、淬透性差、淬透性也较低。

因此，模具型腔表面易于发生热磨损、热机械疲劳，模具寿命普遍较低。

研制成功的大截面压力机锻模钢5Cr2NiMoVSi及大截面锤锻模钢45Cr2NiMoVSi主要添加了一定量的钒和硅，将碳、镍、铬、钼等元素含量合理配置，其高温强度提高64%，热稳定性表现为温度可提高150～170℃下使用。

对于500m m×500mm载面的锻模其心部硬度较5CrNiMo钢高出13HRC，可使用寿命提高1倍左右。

1.化学成分化学成分见表1，为了兼顾对热强性及冲击韧度的要求，对压力机和锤锻模具用钢，其碳质量分数ωC分别采用0.5%和0.4%。

表1 两种钢的化学成分(质量分数)
钢号 C Cr Ni Mo V Si Mn P、S
5Cr2NiMoVSi 0.46～0.53 1.54～2.00 0.80～1.20 0.80～1.20 0.30～0.50 0.60～0.90 0.40～0.60 ≤0.03
45Cr2NiMoVSi 0.40～0.47 1.54～2.00 0.8～1.20 0.80～1.20 0.30～0.50 0.50～0.80 0.40～0.60 ≤0.03
2.临界点 5Cr2NiMoVSi钢的临界点为：Ac1750℃、Ac3874℃、Ar1625℃、Ar3751℃、Ms243℃，在440℃以下发生贝氏体转变。

3.力学性能，于不同温度回火后的力学性能见表2，高温力学性能见表3、表4。

表1 5Cr2NiMoVSi钢的力学性能(985℃淬火)
力学性能回火温度
300 350 400 450 500 550 600 650
HRC 55 54 53 53 53.5 52 49 42
σb/Mpa 2040 1960 1900 1880 1900 1800 1640 1300
αK①/(J/cm2) 35 32 30 30 33 40 38 56
①夏比U形缺口试样。

5Cr2NiMoVSi和5CrNiMo钢的高温强度比较
钢号试验温度/℃
200 300 400 450 500 550 600
抗拉强度σb/Mpa
5Cr2NiMoVSi① 1280 1200 1100 1030 960 760 580
5CrNiMo② 1270 1200 1160 1030 900 650 290
① 5Cr2NiMoVSi钢经985℃淬火630℃回火。

② 5CrNiMo钢经850℃淬火550℃回火。

5Cr2NiMoVSi和5CrNiMo钢的高温αK值比较
钢号试验温度/℃
200 300 400 450 500 550 600
冲击韧度αK/(J/cm2)
5Cr2NiMoVSi① 55 66 74 74 74 63 86
5CrNiMo② 55 50 45 42 40 32 80
① 5Cr2NiMoVSi钢经985℃淬火630℃回火。

② 5CrNiMo钢经850℃淬火550℃回火。

由表可见，在500℃以下时，5Cr2NiMoVSi钢的高温强度与5CrNiMo钢相近，而当高于600℃时，5Cr2NiMoV钢的强度却高一倍以上。

4.实际应用主要用于制造各类压力机模具和3t锤锻模，平均使用寿命比5CrNiMo钢高0.5～1倍；45Cr2NiMoVSi钢适合制造各类锤锻模，特别是10t以下的锤锻模具。

(1)5Cr2NiMoVSi钢的应用实例：制造汽车前梁模，使用设备为12000t机械压力机，5CrNiMo锻模平均寿命5000件；钢模具8500件。

后桥圆柱齿轮，使用设备为630t磨擦压力机，5CrNiMo钢制模具寿命800～900件；5Cr2NiMoVSi钢模具2000～2250件。

(2)45Cr2NiMoVSi钢的应用实例：“75拖”大从动齿轮锻模，使用设备为10t
锤，使用寿命比由德国进口的55CrNiMoV6钢(与德国类似的钢号5CrNiMo)模具提高0.5倍以上。

高韧性热作模具钢-3Cr2MoWVNi
含量较低，淬火后最高温度为52HRC。

该钢具有二次硬化效应，经600℃回火后，仍能保持较高的硬度(45～50HRC)，回火温度高于600后硬度才急剧下降，因而其热稳定性明显高于5CrNiMo、5CrMnMo和4CrMnSiMoV钢。

1.化学成分ωC0.26%～0.35%、ωCr
2.20%2.60%、ωMo1.20%～1.60%、ωW0.50%～0.80%、ωV0.40%～0.65%、ωNi1.00%～1.40%、ωP、ωS≤0.03%。

2.临界点 Ac1792℃、Ac3855℃、Ms330℃。

3.力学性能 3Cr2MoWVNi钢室温力学性能见下表所示。

3Cr2MoWVNi钢室温及高温性能
热处理工艺试验温度/ ℃
硬度HRC α K /(J/cm 2 )
σ b /Mpa
σ S /Mpa ψ(%)
1000 ℃淬火后于600 ℃回火2h 室温 46 80 1560 1450 65
1000 ℃淬火后于600 ℃回火2h 室温 40～42 105 1390 1290 65 1000 ℃淬火后回火到41～43HRC 650 - 250 700 610 81
红硬性，1000℃淬火，回火到41～43HRC，保温20h测量，600℃保温时硬度为43HRC；650℃保温时为28HRC。

4.实际应用该钢是比较理想的机锻模材料，用来制作过突缘、滑动叉和羊角机锻模具。

从制造的万向节叉等模具寿命统计，平均寿命达1.14万件，最高达1.4万件，比5CrNiMo钢机锻模寿命提高1倍以上，比进口的国外模具钢DAC及YHD-3等材料均有较大提高。

高热强性热作模具钢
高热强性热作模具钢具有较高的回火抗力及稳定性，主要应用于较高温度下工作的热顶锻模具、热挤压模具、铜及黑色金属压铸模具、压力机模具等。

GB1299--85《合金工具钢技术条件》中3Cr2W8V、5Cr4W5Mo2V、5Cr4Mo3SiMnVAl 3个钢号属此类热作模具钢。

试用较好的高温热作模具钢4Cr3Mo2NiVNb、奥氏体耐热钢、及4Cr3MoW4VNb(GR)、6Cr4Mo3NiWV(G2)等钢。

高热强性热作模具钢-3Cr2W8
3Cr2W8V是钨系高热强化模具钢的代表钢号，合金元素以钨为主，钨质量分数ωC高达8%以上。

该钢至今已应用70余年，虽因冷热疲劳抗力差，在急热、急冷条件下工作容易出现冷热疲劳裂纹而失效，不适宜在急冷、急热条件下工作，但因其抗回火能力较高，仍作为高热强性热作模具钢而在许多热加工领域应用。

1.临界点 3Cr2W8V钢临界点为：Ac1830℃、Ac3920℃、 Ar1773℃、Ar3838℃、Ms350℃、Mf160℃。

2.力学性能
(1)室温力学性能：经不同温度淬火及回火后，钢的硬度、冲击韧度、强度、塑
性分别见表1～表
表1 3Cr2W8V钢的淬火硬度
淬火温度/ ℃ 950 1050 1100 1150 1200 1250
硬度HRC 44 49 52 55 56 57
表2 3Cr2W8V钢的回火硬度
淬火温度/℃回火温度/℃
500 550 600 650 670 700
硬度HRC
1050 46 47 43 35 32 27
1075 47 48 44 36 33 30
1100 48 49 45 40 36 32
1150 49 53 50 45 40 34
1250 50 54 52 49 45 50
由表2可见，3Cr2W8V钢在550℃左右回火时出现二次硬化峰，淬火温度越高，二次硬化峰值越高。

冲击韧度值的低谷，出现在650℃左右回火(见表3)，此时断面收缩率ψ也再现谷值(见表5)，谷值的出现可能与析出W2C碳化物有关。

经350及450等温淬火后可得到较高的冲击韧度，并且有较高硬度。

表3 淬、3Cr2W8V钢的冲击韧度
淬火温度/℃回火温度/℃
550 600 650 700
冲击韧度αK/(J/cm2)
1050 38 37 33 53
1075 37 36 32 50
1100 36 35 29 33
1150 33 32 25 32
1250 30 28 20 28
表4 3Cr2W8V钢的强度
淬火温度/℃回火温度/℃
550 600 650 700
力学性能σb、σs/Mpa
σb σs σb σs σb σs σb σs
1050 1400 1370 1300 1250 1170 1130 960 900
1075 1430 1400 1360 1300 1280 1220 1090 1050
1100 1610 1580 1480 1400 1330 1250 1130 1100
1150 1950 1850 1730 1650 1500 1450 1170 1120
1250 2020 - 1900 - 1760 - 1650 -
表5 3Cr2W8V钢的塑性(δ、ψ)
淬火温度/℃回火温度/℃
550 600 650 700
塑性δ(%)、ψ(%)
δψδψδψδψ
1050 3.20 35 3.40 32 3.50 28.5 3.75 41
1075 3.00 28 3.15 25 3.40 21 3.60 38
1100 2.95 21 3.05 17.5 3.30 14 3.40 37
1150 2.80 13 2.85 9 2.95 5 3.15 17
1250 1.35 2 1.50 3.5 1.70 4.5 2.00 7
(2)高温力学性能：3Cr2W8V钢经不同工艺处理后的高温强度、高温冲击韧度、高温硬度等见表6。

表6 3Cr2W8V钢的室温及高温性能
淬火温度/℃回火温度/℃σb/Mpa σs/Mpa δ(%) ψ(%) αK/(J/cm2) HRC 680℃保温使硬度下降到350HV所需时间/h
1080 600
620
650 1750/1140
1640/1050
1390/850 1610/930
1450/850
1230/730 8/9
8/10
10/10 30/40
32/44
36/40 30/45
30/45
25/45 48/39
45/37
41/32 3.0
2.5
1.8
1140 600
620
650 1950/1300
1820/1220
1490/920 1730/1070
1670/1020
1320/810 6/8
9/11
7/7 20/21
32/35
30/26 20/40
25/40
15/35 50/41.5
48/40
44/38 4.5
3.8
3.2
注：表中数字分子表示室温度性能，分母表示600℃高温性能
由表6可见，提高淬火温度可使用钢的红硬性及热稳定性增高。

3.热处理新工艺及实际应用??3Cr2W8V钢在淬火加热中脱碳和变形倾向较小，目前钢厂生产量仍较大，热处理设备及工艺比较稳定，许多中小机械厂仍在广泛应用。

因其耐热性较高，广泛应用压力机锻模、热挤压模、镦锻模、剪切刀、压铸模等许多方面。

对3Cr2W8V钢，提高使用寿命的关键是采用热处理新工艺提高其强韧性，举例如下：
(1)高温淬火工艺：3Cr2W8V钢制40Cr销轴热锻模在作用力为1.6MN摩擦压力机上锻造。

原工艺1050～1100℃淬火，600～620℃回火，硬度47～49HRC，使用寿命7000～10000件。

(2)控制淬硬层淬火工艺：3Cr2W8V钢制尖嘴钳热压模具，1000～3000kN摩擦压力机上使用，常规淬火工艺，硬度46～48HRC，模具寿命仅4000件，失效形式为开裂或模腔变形塌陷。

采用高温短时间加热，使模具表面和心部得到不同的淬火加热温度，造成不同的合金度，在随后淬火过程中，获得内外不同组织。

或控制淬火操作，使表面和心部在不同温度下淬火而转变不同的组织，经此工艺处理后模具寿命达32000件。

3Cr2W8V钢制造的自行车飞轮热锻模，在3000kN摩擦压力机上使用，常规处理后模具寿命只有1万件，因磨损或变形失效。

采用控温淬火冷却工艺，获得回火马氏体+粒状碳化物+贝氏体的组织，减少了穿透性裂纹的发生，模具寿命达4万～6万件。

(3)贝氏体等温度淬火工艺：3Cr2W8V钢制自行车曲柄热成型模，在3000kN摩擦压力机上使用，按1080℃油淬，580～610℃回火二次工艺处理，硬度45～48HRC，平均使用寿命4500件；改用1100加热，340～350℃硝盐炉等温淬火，获得马氏体+下贝氏体组织，使模具具有高强度的同时，显著提高了塑性和断裂韧度，模具平均寿命达到9000件，最高达3.8万件，比常规工艺处理的模具，提高寿命一倍以上。

寿命的原因是高强度的马氏体上分布有适量的下贝氏体，提高了钢材的强韧性，断裂韧性和裂纹扩展抗力。

高热强性热作模具钢-5Cr4W5Mo2V(RM-2)钢
该钢具有较高含碳量及合金元素总质量分数为12%，因而具有较高的硬度、耐磨性、回火抗力及热稳定性。

1.临界点5Cr4W5Mo2V钢临界点为：Ac1836℃、Ac3893℃；?Ar1744℃、Ar3816℃、Ms250℃。

2.力学性能
(1)室温力学性能：钢的抗弯强度、抗压强度、冲击韧度分别见表1～表3。

表15Cr4W5Mo2V钢的抗弯强度
淬火温度/℃回火温度/℃
淬火态 450 500 550 600
抗弯强度/Mpa
1100 2300 - - - -
1125 3200 3350 3550 3600 3400
1150 3450 - - - -
1175 3300 - - - -
表2 5Cr4W5Mo2V钢的抗压强度(1130℃淬火)
回火温度/℃淬火态 200 300 400 500 550 700
抗压强度/Mpa 2400 2250 2200 2050 2050 2200 750
表3 5Cr4W5Mo2V钢的冲击韧度(夏比U形试样)
热处理规程αK/(J/cm2)
1050℃加热，450℃、30min等温，600℃回火 22
1130℃淬火，160℃回火 17
1130℃淬火，600℃回火 22
1200℃淬火，600℃回火 6
1130℃加热，200℃、60min等温，600℃回火 22.5
(2)高温力学性能：高温强度、高温冲击韧度及高温度表4～表6。

表4 5Cr4W5Mo2V钢的高温强度
试验温度/℃ 300 350 400 450 500 550 600 650
σb/Mpa 1700 1650 1620 1600 1500 1350 1150 900
表5 5Cr4W5Mo2V钢的高温冲击韧度
试验温度/℃ 20 300 400 500 550 600 650 700
αK/(J/cm2) 15 22.6 20.5 21.9 22.5 25.9 23.6 43.3
注：试样经1130℃淬火，630℃回火。

表6 5Cr4W5Mo2V钢的高温硬度
试验温度/℃ 20 300 400 500 600 650
硬度HV 540 520 480 450 340 250
3.实际应用 5Cr4W5Mo2V钢适于制作小型精锻模、平锻模、压印模凸模、热挤压凸模及热切底模、热切边模、辊锻模等具。

由于该钢比3Cr2W8V钢具有较高的热强性、耐磨性及热稳定性，用该钢制作的模具，使用寿命比3Cr2W8V钢普遍提高2～3倍，个别模具可提高10～20倍。

高热强性热作模具钢-5Cr4Mo3SiMnVAl(012Al)钢 012Al钢是冷、热作兼用模具钢。

1.高温力学性能 012Al钢的热稳定性及高温拉伸性能见表1及表2。

表1 012Al钢的热稳定性
热处理工艺硬度HRC 在下列温度保温，降到40HRC所需时间
淬火温度/℃回火工艺 640℃ 660℃ 680℃
1090 580℃加热，保温2h，回火2次
620℃加热，保温2h，回火2次 53
48 9
7 9
6 3
3
1120 560℃加热，保温2h，回火2次
620℃加热，保温2h，回火2次 57
50 ＞11
10 10
9 3.5
4.5
1130① 640℃加热，保温2h，回火2次 45～46 6 3.5 2.5
① 3Cr2W8V钢数据。

表2 012Al钢的高温拉伸性能
热处理工艺试验温度/℃σb/Mpa σs/Mpa σ5(%) ψ(%)
1090℃油淬，580℃加热，保温2h，回火2次 450
550
650 1450
1200
640～840 1265
1120
520～730 8.8
12.4
20.5～29.5 43.0
59.6
64.5
1090℃油淬，620℃加热，保温2h，回火2次 450
550
650 1130
880
540 985
805
455 7.6
12.8～21.2
31.2 37.0
62.0
80.9
1120℃油淬，580℃加热，保温2h，回火2次 450
550
650 1550
1300
895 1415
1200
828 8.0
8.8～18.6
14.8 36.8
43.0
59.5
1120℃油淬，620℃加热，保温2h，回火2次 450
550
650 1110
960
800 900
890
580 8.4
13.0
22.0 34.0
43.0
69.0
为了对比，表1中列入了3Cr2W8V钢热稳定性数据。

由表1可见，012Al钢的热稳定性大于3Cr2W8V钢，说明该钢具有较高红硬性。

热疲劳测试结果表明，012Al钢的热疲劳性能比3Cr2W8V优越得多。

2.在热作模具上的应用 012Al钢在轴承套圈热挤压凸模及凹模应用均获得满意效果，与3Cr2W8V钢比较寿命提高5～7倍，军品壳体热挤盂凸模上应用，模具寿命比3Cr2W8V钢提高2倍以上，在轴承穿孔凸模及辗压辊上应用，寿命提高2～3倍。

高强韧性热作模具
高强韧性钢的特点是碳质量分数较低(0.3%～0.5%),含有较多的铬、钼钒等碳化物形成元素。

在较小截面时与5CrNiMo具有相似的韧性，而在工作温度500～600 ℃时却具有却具有更高的硬度、强热性和耐磨性，在许多热作模具上都有广泛的应用。

通常可以称为中等耐热性韧性钢，其韧性及耐热性介于高韧性及高热强性热模钢之间，兼有较高强度及韧性。

在GB1299-1985《合金工具钢技术条件》标准中，属此类的钢号有：4Cr5MoSiV1(H13)、4Cr5MoSiV(H11)、3Cr3MoW2V(HM1)、4Cr3Mo3SiV(H10)、4Cr5W2VSi等。

适用较好的有25Cr3Mo3VNb(HM3)、析出硬化型热模钢2Cr3Mo2NiVSi(PH)等。