工模具钢
H13模具钢
1退火工艺H13钢属于过共析钢，采用常规完全退火或等温球化退火。
①H13钢的完全退火工艺为:850~900℃×3~4h，保温结束后随炉冷到500℃以下出炉空冷;②等温球化退火工艺:845~900℃×2~4h/炉冷+700~740℃×3~4h炉冷，≤40℃/h，≤500℃出炉空冷;③对于质量要求较高的H13钢模具，还应进行防止白点退火，工艺周期较长;④形状复杂的模具，在粗加工后应进行一次去应力退火:600~650℃×2h炉冷;⑤模具热处理后，若模具型腔采用磨削、电火花和线切割等方法加工成形，会在模具的表面上形成一层厚约10~30μm的淬火马氏体白亮层，也称之为“异常层”。
由于白亮层中的内应力较大，淬火马氏体本身又较脆，磨削时容易在表面产生微裂纹和磨削裂纹，因而磨削加工后最好能在低于回火温度50℃以下进行去应力退火，以消除磨削应力，并使表面可能形成的淬火马氏体回火韧化。
H13钢经退火处理后，适宜的组织由球状珠光体和少量粒状碳化物组成，要求热处理硬度达到HB192~229，可以获得较好的加工性能。
2淬火工艺H13钢的淬火回火工艺可以采用盐浴炉、真空炉和流动粒子炉加热，模具表面光洁，热处理变形小，零件寿命长。
特别是外热式刚玉流动粒子炉保护加热，吸收了盐浴炉和真空炉加热的共同优点，很适合热作模具钢的热处理加热。
H13钢采用盐浴炉作为加热设备时的通用淬火工艺是:400~500℃预热，650~840℃预热，1020~1050℃奥氏体化，保温结束后可视使用性能要求采用空淬、油淬、气淬或分级淬火，分级温度可取500~540℃。
在H13钢热处理加热过程中，首先采用400~840℃的两段预热，然后再升至奥氏体化温度。
两段预热的目的是为了避免过快的加热会在模腔内形成的温度梯度所引起的应力导致模具的畸变，还可有效地促进奥氏体均匀化。
H13钢的奥氏体化温度为1020~1050℃，实际淬火温度依据模具的工作条件、结构形状、制造工艺和性能要求来确定，主要是考虑既要保证奥氏体中溶有足够的碳和合金元素，以得到高的硬度和红硬性，又保证奥氏体晶粒尺寸小于ASTM9，以获得足够的韧性。
模具钢对照表
模具钢对照表
以下是一些常见的模具钢及其特性：
1. 4Cr13：这是马氏体不锈钢，具有良好的硬度和耐腐蚀性，主要用于塑料模具。
2. 5CrNiMo：这种合金工具钢具有优良的韧性、耐磨性和淬透性，广泛用于制造铝、铜等有色金属的压铸模具。
3. 8Cr2MnWMoVS：这是一种高强度、高耐磨性的工具钢，适用于制造复杂、高精度的冷挤压模具。
4. Cr12：这是一种高碳高铬钢，具有高耐磨性、高强度和高韧性，适用于制造各种冷作模具。
5. S136：这是一种高级进口钢材，具有高镜面抛光性能，硬度一般为HB，粗加工后需进行真空淬火及回火处理，硬度一般为HRC40-50。
6. P20或P20+Ni类钢材：这类钢材是预硬状态，主要用于小型、精密模具的型腔和型芯。
请注意，选择合适的模具钢需要根据具体的应用场景和需求来决定。
模具材料价格表
模具材料价格表模具是工业生产中常用的一种工具，它可以制造出各种形状的零部件，广泛应用于汽车制造、航空航天、家电等领域。
而模具的材料选择直接影响着模具的质量和使用寿命，因此模具材料的价格也备受关注。
下面将为大家介绍一份模具材料价格表，以供参考。
1. P20钢。
P20钢是一种常用的模具钢材料，具有良好的加工性能和热处理性能，适用于制造中小型模具。
P20钢的价格相对较为经济实惠，一般在每吨3000-4000美元之间。
2. 718钢。
718钢是一种耐热性能较好的模具钢材料，适用于制造大型模具和要求较高的模具。
由于其材料成本较高，因此价格也相对较高，一般在每吨5000-6000美元之间。
3. H13钢。
H13钢是一种热作模具钢，具有优异的耐热性能和热疲劳性能，适用于制造高温工作环境下的模具。
H13钢的价格较为昂贵，一般在每吨6000-7000美元之间。
4. S136不锈钢。
S136不锈钢是一种优质的不锈钢模具钢材料，具有优异的耐腐蚀性能和表面光洁度，适用于制造要求高表面质量的模具。
S136不锈钢的价格相对较高，一般在每吨7000-8000美元之间。
5. 2344钢。
2344钢是一种热作模具钢，具有良好的耐热性能和热疲劳性能，适用于制造中小型模具和要求较高的模具。
2344钢的价格较为经济实惠，一般在每吨4000-5000美元之间。
6. 8407钢。
8407钢是一种热作模具钢，具有良好的耐热性能和热疲劳性能，适用于制造中小型模具和要求较高的模具。
8407钢的价格相对较为经济实惠，一般在每吨3500-4500美元之间。
以上为常见模具材料的价格表，实际价格可能会受到市场供求关系、材料规格、交货周期等因素的影响而有所波动。
希望以上信息能够为大家在模具材料选择时提供一些参考，帮助大家更好地了解模具材料的价格水平。
GB／T1299—2014《工模具钢》新标准解读
另外 ，按使用 加工 方法分 为 ２类 ：压力 加工 （热 ＵＨＰ、冷 ＵＣＰ）及切 削加工 （ＵＣ）用 钢 。按化学 成分 分 为 ４ 类 ：非 合金 工具钢 （牌号 前带 Ｔ）、合 金工 具钢 、非合 金模 具钢 （牌号 前带 ＳＭ）及 合金模 具 钢 。
表 １ 不 同 钢 种 的 冶炼 方 法及 其 要 求
（２）低倍 组织 不得 有 目视可见 的缩 孔 、夹 杂 、分 层 、裂 纹 、气孑Ｌ和 白点 。中心疏松 共分 ６级 ，锭 型偏 析分 为 ６级 ，评 定 比 ＧＢ／Ｔ １２９９－２０００４合 金 工具钢 》标准 更严 。
表 ２ 圆 钢 、方 钢 的低 倍 组 织 缺 陷合 格 级 别
表 ３ 共 晶 碳 化 物 不 均 匀 合 格 级 别
（６）非金属 夹杂 物 非金 属 杂 物 新增 按 ＧＢ／Ｔ １０５６１－２００５《钢 中非 金 属 夹 杂物 含 量 的测 定 标 准评 级 》Ａ法 标 准评 定 ，其 中 ＥＳＲ按 １组 ，ＶＤ按 ２组 评定 。
表 ４ 非 金 属 夹 杂 物 评 定 级 别
· ６０·
《热处 理》 ２０１７年 第 ３２卷 第 １期
（３）珠光 体组 织 合金 钢 ９ＳｉＣｒ、Ｃｒ２、Ｃｒ０６、９Ｃｒ２ 、ＣｒＷＭｎ、７ＣｒＭｎ２Ｍｏ等共 分 ６级评 定 ，其 中 １～５级合 格 。 非合金 钢 按 图 Ａ４（共 ６级 ）评 定 ，ｒ丌 ～Ｔ９ １～５级合 格 ；Ｔ１０～Ｔ１３ １～４级 合格 。 （４）网状 碳化 物 合 金 钢 ９ＳｉＣｒ、Ｃｒ２、Ｃｒ０６共 分 ４级评 定 ，＞６０ ｍｍ，≯３级 。非 合金 钢 （Ｔ７、Ｔ８）共分 ４级评 定 。 （５）共 晶碳 化 物 Ｃｒ８Ｍｏ２ＶＳｉ、６ｃｒ４ｗ３Ｍｏ２ＶＮｈ、６Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ、Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２、Ｃｒ８、Ｃｒｌ２钢 按 ＧＢ／Ｔ １４９７９－ １９９４《钢 的共 晶碳化 物不 均 匀度评 定法 》第 ４级别 规定 评定 （需 方也 可 以按 １组 规定 评 定 ）（同原 ＧＢ／Ｔ １２９９－２０００｛合金 工 具钢 》标 准 ）。
工模具钢书籍
工模具钢书籍
1. 《工模具钢选用速查手册》
- 作者：陈炎嗣，郭俊，马党参编著
- 内容简介：本书主要介绍了工模具钢的基本知识、工模具钢的牌号、工模具钢的选用、工模具钢的使用技术、工模具失效分析与防止措施等内容。
2. 《模具钢及模具材料应用手册》
- 作者：李书常编著
- 内容简介：本书介绍了模具钢的分类、性能及用途，详细阐述了冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢及其他模具材料的牌号、化学成分、力学性能、热处理规范等。
3. 《工模具钢金相图谱》
- 作者：胡赓祥，蔡珣主编
- 内容简介：本书以金相图谱的形式，辅以简要说明，介绍了碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、模具钢、硬质合金等材料的金相组织。
4. 《工模具钢及热处理》
- 作者：张克俭主编
- 内容简介：本书以工模具钢材料为核心，系统介绍了工模具钢的分类、性能特点、热处理工艺以及工模具钢的选用。
这些书籍涵盖了工模具钢的基础知识、材料性能、牌号选择、热处理等方面的内容，可以帮助读者深入了解工模具钢的相关知识。
你可以根据自己的需求选择适合的书籍进行学习和参考。
常用模具钢材料对照及特性
常用模具钢材料对照及特性模具钢是用于制造模具的专用钢材，具有高硬度、高强度、高热导性和良好的耐磨性等优点。
根据使用要求和工作环境的不同，常用的模具钢材料有很多种。
下面是一些常见的模具钢材料的对照及其特性：1.SA840SA840是一种超高强度的合金模具钢，具有良好的耐蚀性和磨削性能，适用于制造大型模具和要求高精度的模具。
它的主要特点是硬度高、韧性好、抗压力强，可以有效地抵抗应力和磨损。
2.S50CS50C是一种碳素结构钢，具有良好的切削性能。
它的主要特点是硬度高、强度大、耐磨性好，适用于制造低要求的模具和中小型模具。
此外，S50C也具有良好的热处理性能，可以通过热处理来改变其力学性能。
3.718718是一种高强度的合金模具钢，具有良好的抗磨性和耐蚀性。
它的主要特点是硬度高、耐磨性好、抗拉强度大，适用于制造高要求的模具和具有复杂形状的模具。
718还具有较好的热处理性能和热稳定性，可以在高温环境下保持较好的性能。
4.P20P20是一种普通的塑料模具钢，具有良好的耐腐蚀性和耐磨性。
它的主要特点是硬度适中、韧性好、耐磨性较强，适用于制造中小型塑料模具和注塑模具。
P20具有很好的加工性能，容易切削和加工成形。
5.H13H13是一种热工具模具钢，具有良好的耐高温性和耐热疲劳性。
它的主要特点是硬度高、强度大、抗热冲击能力强，适用于制造高温工作模具和需要具备较长工作寿命的模具。
H13还具有优良的抗冲击性能和耐磨性，能够在恶劣环境下稳定工作。
总结：常用的模具钢材料有SA840、S50C、718、P20和H13等，它们具有不同的特点和适用范围。
选择适合的模具钢材料要根据具体的工作要求、工作环境和成本等因素来综合考虑，以确保模具具有良好的性能和寿命。
加工高强度钢板的工模具钢选用
时 ，模具 会产 生崩 刃或掉 角。 ｄ 整 体 开 裂。 产 生 整体 开 裂 的主 要 原 因 是工 作 ． 应 力超过 了模具 材 料的断 裂韧度 。 ｅ 咬焊 。 滑动 接 触 与被 加 工 板材 的表 面状 况 、 。 粘着 特性 的某 些 因素导致 滑动 摩擦 力过 大 ，使 被加 工
形态 的碳 化 物对 于抵 抗磨 损 有利 ，但 严重 降低 材 料 的
韧度 和疲 劳 强度 。 因此 ，需寻 求新 的冶炼 方法 ，改善
坏 形式 。粘 着 的主 要原 因是 凹模 与 板料 之 间有 太高 的 接 触压 强 ，有 限元 方 法可 以用来 计 算 此种接 触压 强 ，
碳化 物 的形 态并 使 之均 匀分布 。这样 ，既可 以充 分发
减轻 磨损 和防 止塑性 变形 的常 用方法 是提 高强度
以下５ 形式。 种
ａ 磨 损 。在 加 工过 程 中 ，板 料 与 模具 之 间发 生 ． 滑 动接触 ，摩 擦力 引起模 具表 面 的磨损 ，主 要磨损 形 式 为磨粒磨 损和 粘着 磨损 。
和 硬度 ，但是 与此 同ａ｛ 降低 了材 料 的韧度 ，增 加 了 ｌ ，ｐ － 模 具整体 开 裂 的风 险 。提高 硬度 的常 用方 法是提 高含 碳 量 ，但随着 含碳 量 的提 高 ，材 料显微 组织 中的碳化 物 （ 般工具 钢 中都含 有铬 、钼 、钒 、钨等 易于 形成 一
ＡＴ １ 界 ＆／＇碗 ４
加工高 强度钢板 的工模具钢选 用
在钢板 的下料 和成 形中 ，为 了生产流 无故障地运转 ，工模 具的完好至关重 要。高强度钢板的强 度和 硬度比普通低碳软钢板 高很 多 ，势必对工模具提 出更高的要求。随着 高强度钢板应用的不断扩 大 ，在 工模 具钢的使用方面 积累了更多经验 ，工模具钢 的生产和应用取得 了长 足进步。
工模具钢的韧性和延展性
粉 末 台金 钢具 有高 延展性 的原 因 已经在 前面 有所 论 述。 这类钢 材 中的一 次碳 化物尺 寸小 （图６），从 而不 能 产生 很大 的应 力集 中现 象 ，也就 是说 在韧 性断 裂 时 它们 不 能够起 到 明显的 促进作 用。
与 此 相 反 ，相距 很 近 的 细小 碳 化 物 在 冲 击 应 力 的作 用 下 ，裂 纹 容 易 呈 之 字 型 延 伸 。 图 ９显 示 采 用 Ｖａｎａｄｉｓ ４Ｅ￣ｎＸＷ ４２ （Ｄ２）两 种钢 材 ，在 有缺 口和 无 缺 口两 种试 验 条件 下 的冲 击试 验 结 果 。 图１ ＯＰ，ＩＪ是 这 两种 材 料断 裂韧 性 的测定值 （硬度 ５９ ＨＲＣ，高 温
所 有测 量韧 性 的 方法都是 要确 定 ：材 料在 应 力和 应力 集 中并 存条件 下 抵抗 裂纹延 伸相 对 的或 绝对 的能 力。如要采用冲击方法测定材料的韧性 ，试样必须具 有足够和有效 的Ｖ型缺 口 （应 力集中点 ），保证材料 在开 裂 分离 时所 受到 的拉 应 力低于 其 屈服强 度 ，也就 是说 ，在 断 裂分 离 （裂纹 延伸 ）的过程 中没 有发 生任
２ ０１ １年第１ ２期
汽 车 Ｔ艺 与 材 料 ＡＴ＆Ｍ ｌ 』１ １
ＡＴ＆／Ｉ／／ 碗 界
模具材料的基本性能
模具材料的基本性能根据模具加工对象材料的种类、成形方法和温度等的不同，对模具的性能要求也有所不同，应首先对其基本性能予以充分了解。
一般来说，要想得到较长的使用寿命，需要通过硬化等来提高模具的强度及耐磨性。
另一方面，提高强度又容易产生开裂和崩角，因此掌握好两者的平衡至关重要。
在此，本文先就模具材料的基本性能加以阐述。
一、显微组织（Microstructure）用作模具材料的工模具钢，其性能受其组成（化学成分）和显微组织的影响。
用显微镜观察到的微观世界称为显微组织。
这里以冷作模具钢为例进行介绍。
图3-1所示为冷作模具钢SKD11在淬火和回火后的显微组织示意图。
基体（Matrix）bides），碳化物分为从熔融状态凝固时析出的粗大碳上分布着碳化物（Car-化物及球化退火时析出的微细碳化物两种。
基体的化学成分约为0.5%C-7.5%Cr-1%Mo-0.3%V，由硬度达700～740HV的硬质组织马氏体及软质组织残留奥氏体构成。
图3-1 冷作模具钢SKD11在淬火回火后的显微组织示意图与SKD11钢的组成相比，基体的各化学成分均有所减少，其余的合金元素则存在于碳化物之中。
在此形成的碳化物形式为（Fe，Cr，Mo）7C，以约15%的面3积比分散于基体当中。
该碳化物的硬度可达2000～2800HV。
总而言之，这是一种硬质基体中分布着坚硬碳化物颗粒的高耐磨组织。
工模具钢的化学成分决定着热处理后的基体组成，其基体组成又影响着强度和韧性等性能。
表3-1为典型的碳素工具钢SK105、冷作模具钢SKD11和高速工具钢SKH51的化学组成[1，2]。
这是把碳化物经电解提取后进行分析，然后根据总成分计算的结果。
另外，如今利用热力学数据和计算状态图也能算出。
表3-1碳素工具钢SK105、冷作模具钢SKD11和高速工具钢SKH51的化学组成基体的组成决定着种种性能。
例如，含碳量决定着硬度、淬透性、强韧性及耐热性等，其他性能又取决于Mn、Ni、Cr、Mo、W等合金元素含量。
模具钢材料简介1-P20,H13,718,S136
中国牌号：3Cr2Mo 美国牌号：P20 标准： AISI-p20 GS-2311 ASSAB-618
P20钢材适用于制作塑料模和压铸低熔点金属的模具材料。此钢具有良好的可切削性及镜面 研磨性能。
P20钢材已预先硬化处理至285-330HB（30-36HRC），与瑞典618德国GS-2311状态相当，可 直接用于制模加工，并具有尺寸稳定性好的特点，预硬钢材才可满足一般用途需求，模具 寿命可达50W模次。
H13
简介 H13是热作模具钢，执行标准GB/T1299—2000。 统一数字代号T20502；牌号 4Cr5MoSiV1； H13模具钢
[1] 合金工具钢简称合工钢，是在碳工钢的基础上加入合金元素而形成的钢种。其中合工钢 包括：量具刃具用钢、耐பைடு நூலகம்击工具用钢、冷作模具钢、热作模具钢、无磁模具钢、塑料 模具钢。
钢锭 1180～1200 1130～1150 ≥850 坑冷
钢坯 1120～1160 1070～1110 ≥850 砂冷或缓冷
力学性能 圆钢球化退火至硬度≤235HB编辑本段进口P20模具钢 外国牌号:P20 所属国家:美国AISI 钢种类型:预硬化塑料模具钢 中国:3Cr2Mo 德国:1.233 主要特点及用途:在中国广泛应用，出厂硬度HRC30~42，适用于大中型精密模具
热处理 （交货状态：布氏硬度HBW10/3000（小于等于235）） 15度预热 1000度（盐浴）或1010度（炉控气氛）±6度加热 550度±6度回火退火、热加工；
淬火：790度± 保温5~15min空冷
特性 电渣重容钢，该钢具有高的淬透性和抗热裂能力，该钢含有较高含量的碳和钒， 耐磨性好，韧性相对有所减弱，具有良好的耐热性，在较高温度时具有较好的强度和硬 度，高的耐磨性的韧性，优良的综合力学性能和较高的抗回火稳定性。
模具钢材种类
模具钢材种类模具钢材是一种用于制造模具的特殊材料。
模具在工业生产中扮演着重要的角色，它们用于生产各种产品的成型、冲压、注塑等工艺过程。
不同的模具需要使用不同种类的模具钢材来满足特定的要求。
下面将介绍几种常见的模具钢材种类。
1. 压铸模具钢：压铸模具用于铸造各种铝合金、锌合金等材料的零件，以及塑料注塑成型。
这种模具需要具备耐磨、耐腐蚀和高温强度的特性。
常见的压铸模具钢材有H13、H11、P20等。
2. 塑料模具钢：塑料模具用于注塑成型，因此需要耐磨、耐腐蚀和优异的切削性能。
常见的塑料模具钢材有P20、718等。
3. 冲压模具钢：冲压模具用于冲压成型，因此需要具备较高的强度和硬度，以及耐磨、耐冲击的特性。
常见的冲压模具钢材有SKD11、SKH51、Cr12MoV等。
4. 塑胶模具钢：塑胶模具用于注塑成型，对材料的耐磨和切削性能要求较高。
常见的塑胶模具钢材有NAK80、P21等。
5. 热压模具钢：热压模具用于制造钢材、铝材等的热压成型。
这种模具需要具备耐高温和耐磨的特性。
常见的热压模具钢材有H13、H11等。
6. 硅胶模具钢：硅胶模具用于制造各种硅胶制品，如硅胶手套、硅胶密封圈等。
这种模具需要具备耐高温、耐磨和耐腐蚀的特性。
常见的硅胶模具钢材有S136、SUS420等。
7. 铝合金模具钢：铝合金模具用于铸造铝合金制品，需要具备良好的耐磨和抗拉伸性能。
常见的铝合金模具钢材有7075、6061等。
8. 不锈钢模具钢：不锈钢模具用于制造具有耐腐蚀性能的产品，常见的不锈钢模具钢材有SUS420、SUS304等。
以上是几种常见的模具钢材种类，不同的模具钢材适用于不同的模具制造需求。
选择合适的模具钢材可以提高模具的使用寿命和生产效率。
在模具制造过程中，还需要注意材料的加工工艺和热处理等环节，以确保模具的质量和性能。
模具钢材的研发和应用对于促进工业制造的发展具有重要意义。
模具钢种类及用途标号
模具钢种类及用途标号模具钢是广泛应用于制造模具的一类特殊钢材。
根据不同的要求和用途，模具钢被分为多个类别和标号。
下面是对模具钢种类及用途标号的详细介绍。
1.低碳钢（P钢）：低碳模具钢用于制造非要求高硬度、抗磨性和耐冲击性的模具。
常用的低碳模具钢有国内的3Cr2Mo、3Cr2NiMo和国外的P20、P21等。
2.淬硬钢（H钢）：淬火处理后具有高硬度和较好的抗磨性和耐冲击性能。
常用的淬硬模具钢有国内的4Cr5MoSiV1、5CrNiMoV、5CrMnMo等和国外的H13、H21、H11等。
3.可淬火不锈钢（M钢）：具有良好的耐腐蚀性和耐热性能，适用于制造对耐腐蚀性要求较高的模具。
常用的可淬火不锈钢有国内的4Cr13、3Cr13等和国外的420、420ESR、440C等。
4.高速钢（W钢）：具有良好的耐磨性能和硬度，适用于制造切断、冲模等高速运动的模具。
常用的高速钢有国内的W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等和国外的M2、M35等。
5.粉末冶金钢（G钢）：采用粉末冶金工艺制造的模具钢，具有良好的耐磨性和硬度，适用于制造精密模具。
常用的粉末冶金钢有国内的GCr15、GCr15SiMn等和国外的ASP23、ASP60等。
模具钢用途标号：1.冷作模具钢：用于制造对高硬度、耐磨性和耐热性有较高要求的冲压、冷剪、冷镦等模具。
常用的冷作模具钢标号有国内的Cr12、9Mn2V等和国外的D2、D3等。
2.热作模具钢：用于制造对高温抗热疲劳、抗氧化性能有较高要求的压铸、塑料注射模具等。
常用的热作模具钢标号有国内的3Cr2W8V、5Cr3MoNiVSi等和国外的H13、H11等。
3.塑料模具钢：用于制造对高硬度、耐磨性和耐腐蚀性能有较高要求的塑料注射模具、压铸模具等。
常用的塑料模具钢标号有国内的P20、3Cr2Mo等和国外的P20、P21等。
4.汽车模具钢：用于制造对高强度、高硬度、高磨损抗性以及高塑性变形抗性有较高要求的汽车模具。
常用热锻模具钢的钢号、特点与应用
常用热作模具钢的钢号、特点与应用1.外国钢号前面的符号“~”表示相近钢号。
2.ISO-国际标准 JIS-日本标准 KS-韩国标准 ASTM-美国标准UNS-美国标准 EN-欧共体标准 DIN-德国标准 BS-英国标准NF-法国标准ΓOCT-俄罗斯标准 SS-瑞典标准 UNI-意大利标准锻造工艺不当产生的缺陷通常有以下几种1.大晶粒大晶粒通常是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。
铝合金变形程度过大，形成织构；高温合金变形温度过低，形成混合变形组织时也可能引起粗大晶粒晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低，疲劳性能明显下降，2.晶粒不均匀晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大，某些部位却较小。
产生晶粒不均匀的主要原因是坯料各处的变形不均匀使晶粒破碎程度不一，或局部区域的变形程度落人临界变形区，或高温合金局部加工硬化，或淬火加热时局部晶粒粗大。
耐热钢及高温合金对晶粒不均匀特别敏感。
晶粒不均匀将使锻件的持久性能、疲劳性能明显下降。
3.冷硬现象变形时由于温度偏低或变形速度太快，以及锻后冷却过快，均可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化（硬化），从而使热锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织。
这种组织的存在提高了锻件的强度和硬度，但降低了塑性和韧性。
严重的冷硬现象可能引起锻裂。
4.裂纹裂纹通常是锻造时存在较大的拉应力、切应力或附加拉应力引起的。
裂纹发生的部位通常是在坯料应力最大、厚度最薄的部位。
如果坯料表面和内部有微裂纹、或坯料内存在组织缺陷，或热加工温度不当使材料塑性降低，或变形速度过快、变形程度过大，超过材料允许的塑性指针等，则在撤粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲和挤压等工序中都可能产生裂纹。
5.龟裂龟裂是在锻件表面呈现较浅的龟状裂纹。
在锻件成形中受拉应力的表面（例如，未充满的凸出部分或受弯曲的部分）最容易产生这种缺陷。
引起龟裂的内因可能是多方面的：①原材料合Cu、Sn等易熔元素过多。
锻钢和轧钢的制造方法
锻钢和轧钢的制造方法工模具钢及锻钢的制造方法如图6-6所示。
钢液浇入钢锭模中凝固成钢锭。
工模具钢的钢锭质量通常为0.5～10t，需重熔精炼时则成为VAR或ESR等的母材钢锭。
将这些钢锭加热到约1200℃的高温进行保温，这个过程称为热扩散处理（Soaking），目的是通过元素扩散来达到均匀化。
之后，用锻压机进行锻造。
日本国内的锻压机最大加压能力约为15000t。
其锻造目的归纳如下：图6-6 工模具钢及锻钢的制造方法1）将钢锭锻造成便于进一步锻造及轧制的坯料，或直接精锻成最终产品。
2）细化钢锭的粗大凝固组织。
3）减轻钢锭的中心偏析，压合细小缺陷。
将钢锭初始横截面积与锻造后横截面积的比值称作锻造比。
随锻造比的增加，凝固组织逐渐破碎成微细组织，微小缺陷也得到消除，从而使韧性和延展性提高。
一般来说，锻造比超过5之后韧性几乎达到饱和，所以将此作为最低锻造比。
锻造时，将钢锭沿轴向压缩的镦锻以及沿轴向伸长的锻造均能实现。
通过两个方向的锻造，可以使最终产品的力学性能，尤其是韧性和塑性等各向异性得到改善。
另外，在实际锻造操作中，还需要考虑钢锭的加热温度和时间、脱碳层和氧化皮厚度、锻造加载方式以及最终精锻温度等，并应根据不同钢种来决定最佳条件。
轧制产品的横截面积较小，可以用钢锭来轧制。
对可以进行连续铸造的钢种，也可用连铸钢坯加热后轧制成最终产品。
这一过程如图6-7所示。
轧制过程和锻造一样，可通过减小横截面积来改善凝固组织，从而实现微细化。
其特点是可利用孔型来简单地制得各种尺寸的产品。
图6-7 轧钢的制造方法钢材经锻造或轧制达到所需形状和尺寸后，若为工模具钢，则需要进行球化退火处理。
其目的是降低硬度，改善切削性，以便进行机械加工，还可作为淬火和回火的预备组织，以便淬火回火后球状碳化物均匀分散，保证耐磨性和韧性的平衡。
为得到最佳退火组织，有时还对其前身组织进行正火。
各种模具钢的退火条件已在第4章进行了介绍。
K系列冷作工模具钢种类及特性浅谈
K系列冷作工模具钢种类及特性浅谈摘要：相对于我国而言，西方发达国家的冷作工磨具钢具有种类多、性能强等优点，在各个领域当中都应用了这一材料，并且也能够满足社会的要求。
正因为西方发达国家采用了比较先进的技术，这就促进了钢材质量的飞速发展，但是从我国的发展现状来看，冷作工磨具钢的发展仍然比较落后，为改变这一现象，我们需要吸取国外发达国家的成功经验，不断应用先进的炼钢工艺。
本文就k 系列冷作工磨具钢种类及特性进行分析，以供参考。
关键词：k系列；冷作工磨具钢；粉末冶金；特性从整体上来看，我国的冷作工磨具钢已经形成了多个系列，其中所涉及到的钢材种类有十多种，在一定程度上满足了社会的需求，但从另一个方面来讲，我国经济虽然发展速度非常快，但是由于起步比较晚，这就导致当前的冷作工磨具钢并不能够与社会技术发展同步，并不能够满足社会高端产品的需求。
另外，我国还有很多都是采用落后的炼钢技术来生产产品，导致产品出现各种缺陷，并不能够促进钢材质量的发展。
总而言之，我们必须要结合国外的成功经验来对冷作工磨具钢进行深入研究，只有这样才能够在生产过程中采用合适的钢材，从而降低经济成本，在国际市场中取得竞争优势。
本文首先分析了k系列冷作工磨具钢的种类与化学成分，然后根据这一类参数阐述了这一系列的冷作工磨具钢的用途与国内的发展。
一、k系列冷作工磨具钢的种类在k系列的冷作工磨具钢当中，根据其含钢合金的多少可以将其分为三种：首先是低合金冷作工磨具钢，这一种钢材当中含有的钢合金元素在5%以下；其次是中合金冷作工磨具钢，这一种钢材中所含有的钢合金元素一般在5～10%之间；再次是高合金冷作工磨具钢，这一种钢材中所含有的钢合金元素都超过10%，其中还可以将这一类钢材分为含有8%cr钢与12%cr钢。
（1）8%cr钢。
目前，在国际上已开发了几种新的钢种，这些也就称之为8%cr钢，这些钢具有加强的抗压强度，稳定性极高，可以将其运用在磨损较为强烈的不锈钢当中。
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低合金工具钢热处理
预先热处理→球化退火
获得粒状P，降低硬度便于切削加工、并为淬火作组织准备； 球化退火采用等温退火，由退火温度以30~40℃/h冷至700℃， 等温4h，再炉冷至600℃出炉；
良好的工艺性与经济性
如切削加工性、磨削加工性、锻造、焊接、热处理等性能；
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刃具钢成分与组织特点
高碳→获取高硬度、高耐磨性
合金元素的主要作用视其种类和数量不同，可↑淬 透性和回火稳定性，进一步改善钢的硬度和耐磨 性（主要是耐磨性），细化晶粒，改善韧性并使 某些刃具钢产生热硬性
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高速钢
性能特点： • 高热硬性/高硬度和高耐磨性；
• 淬透性优良→尺寸大、形状复杂、负荷重、工作温度高的 各种高速切削刀具
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高钢分类
通用型高速钢 A、钨系高速钢（简称 W18）（W18Cr4V，18-4-1） 优点：磨削性能和综合性能好，通用性强； 缺点：碳化物分布常不均匀，强度与韧性不够，热塑性差， 不宜制造成大截面刀具 B、钨钼钢（将一部分钨用钼代替所制成的钢 ） （W6Mo5Cr4V2，6-5-4-2） 优点：减小了碳化物数量及分布的不均匀性 ； 缺点：高温切削性能和W18相比稍差
过烧
欠热
可以从金相组织上初步判断工艺因素
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确定淬火温度时还需要考虑下列因素：
（1）不同工作条件，淬火温度应有所区别： 如车刀→高硬度和红硬性→采用较高T淬； 中心钻→ 强韧度好→采用较低的T淬
（2）形状、尺寸不同，淬火加热温度有不同： 形状复杂（如锯片、细长拉刀等）和厚薄 悬殊刀具（如三面刃铣刀等）→ 较低T淬； 形状简单的工具可采用较高T淬； 尺寸较小和尺寸很大的刀具→较低T淬；
• 模具钢
冷作模具钢 热作模具钢 塑料模具钢
• 量具钢
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刃具钢基本性能要求
高的硬度（60～66HRC）和高的耐磨性——不变钝； 高的热硬性，即钢在高温下保持高硬度——高速切削时必备；
适当的塑性、韧性、强度——不崩刃、折断、变形；
④ 分级或等温处理，变形较小；
⑤ Si使脱碳倾向较大
适于制作形状较复杂、变形要求小工件，
特别是薄刃工具，如丝锥、扳牙、铰刀等
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9SiCr 钢扳牙热处理工艺曲线
扳牙
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冷作模具钢 热作模具钢 塑料模具钢
• 量具钢
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低合金工具钢
Me作用：加入锰、硅、钨、钼、钒、铬等元素： ↑淬透性、 耐磨性和回稳性等，采用缓冷方式，↓变形开裂
•
• •
Cr: 1%左右，细化K，均匀分布，阻碍淬火加热晶粒长大；
最终热处理为淬火＋低温回火 （回火温度一般180～200℃）
正常组织为隐晶M＋细粒状渗碳体及少量AR 缺点：淬透性低，组织稳定性低，耐磨性不够
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• 工模具钢概述 • 刃具钢
碳素工具钢 低合金工具钢 高速钢
• 模具钢
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淬火温度：精确控制
过热 T淬过高，晶粒长大，K溶解过多， K发生角状化；奥氏体中合金度过高， 冷却时易在晶界上析出网状K 温度再高 → 晶界熔化 → 铸态组织特征， 主要为鱼骨状共晶莱氏体及黑色组织 淬火温度较低，大量K未溶；且晶粒 特别细小
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（3）原材料级别也有影响： 碳化物不均匀性大的→低的T淬； 一般情况，过热和过烧的危害比欠热要大
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粉末冶金高速钢 优点：（1）无碳化物偏析，提高钢的强度、韧性和硬度， 硬度值达69～70HRC； （2）保证材料各向同性，减小热处理内应力和变形； （3）磨削加工性好，磨削效率比熔炼高速钢提高2-3 倍； （4）耐磨性好； （5）适于制造切削难加工材料的刀具、大尺寸刀具 （如滚刀和插齿刀），精密刀具和磨加工量大 的复杂刀具
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碳化物分布不均： （1）淬火加热，K密集区域晶粒小，组织不均匀，硬度不均匀； （2）K密集区域合金元素多，残A多，回火不足组织不稳定， 内应力大，崩刃； （3）粗大K不易溶，使基体的合金元素不足，硬度、热硬性、 耐磨性差 改善方式 控制终锻温度；用合适的锻压比 锻造时先轻锤快打，后重锤锻打 锻后要缓慢冷却；锻后进行退火
工艺 特点
锻造 → 球化退火→不完全淬火 淬火工艺参数要求严格
变形 开裂 倾向
热应力 组织应力
变形 开裂
分级加热、分级淬火、 等温淬火、双液淬火等
工艺 措施
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• 工模具钢概述 • 刃具钢
碳素工具钢 低合金工具钢 高速钢
等，也可做量具及形状较复杂的高精度冲模
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• 工模具钢概述 • 刃具钢
碳素工具钢 低合金工具钢 高速钢
• 模具钢
冷作模具钢 热作模具钢 塑料模具钢
• 量具钢
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淬火冷却常用水-油双液淬火、分级淬火； 成本低、工艺性能好、用量大
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碳素工具钢的热处理
预先热处理一般为球化退火
其目的是获得粒状P，降低硬度便于切削加工、并为淬 火作组织准备； 若锻造组织不良（如出现网状碳化物缺陷），则应在球 化退火之前先进行正火处理，以消除网状碳化物；
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高速钢中合金元素的作用
C
定比碳经验规律设计→最大二次硬化效应： C%＝0.033%W + 0.063%Mo + 0.20%V + 0.060%Cr
W Mo
钨是钢获得红硬性的主要元素； M6C型K，阻碍A晶粒长大； W提高回火稳定性； 回火时析出W2C，弥散强化，↑耐磨性； W↓↓热导率→钢导热性差； 钼和钨相似， 1％Mo可取代1.5~2.0％W，成本低； 钼的碳化物没有W的稳定，所以脱碳和过热敏感性大
（1）0.6~1.3%C+足够数量K → M硬度和切断抗力较高、耐磨性好； （2）Cr、W、Mo、V等→ ↑淬透性、耐磨性和热稳定性； （3）Mn、Si辅助加入→ ↑淬透性，回稳性 （4）S、P控制更为严格； （5）第二相K → 球状、细小、均匀分布
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成分 组织
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高速钢的热处理
锻造→球化退火→机加工→淬火/回火
球化退火
高速钢Ac1在820~840℃，退火温度860~880℃，保温2~3h 大部分合金碳化物未溶入奥氏体，容易球化
淬火加热
• 淬火加热温度比Ac1高400℃ → 获得高合金度的A/M，回火稳定性，二次硬化 • 采用1~2次预热500~600℃，800~850℃ → 导热性差，防止裂纹产生；缩短高温保温时间，减少脱碳
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V
V 显著↑热硬性、↑硬度和耐磨性，细化晶粒， ↓过热敏感性，↑回稳性，以VC存在（回火二次硬化） Cr 加热时全溶，保证钢淬透性， 4％Cr→改善抗氧化能力、切削能力
Cr
Co
Co 可显著提高钢的热硬性， 5、8和12％三 个级别； 但↓钢韧性、 ↑钢脱碳倾向 微量N增加硬度和热硬性，一般~0.10％。 稀土可明显改善热塑性,↓硫在晶界的偏聚
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淬火 态
加热时，K溶解顺序为： M7C3\M23C6型在1000℃左右溶解完 → M6C在1200℃时部分溶解 → MC比较稳 定，在1200℃时开始少量溶解
回火 态
主要为M6C(淬火残留)、回火时主要 析出MC、M2C等K.
最终热处理为淬火＋低温回火
淬火温度Ac1+（30~50℃），碳化物不全溶阻碍晶粒长大； 油冷、熔盐分级淬火、等温淬火，以减少变形和开裂
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低合金工具钢—9SiCr
① Si、Cr↑淬透性，D油<40mm；
② Si、Cr↑回稳性，~250℃回火，>60HRC； ③ K细小、均 匀→不容易崩刃；