热作模具钢的选材及热处理工艺
h13模具钢热处理
H13模具钢的热处理主要包括以下步骤：
预热处理：H13钢在制造过程中已经经过了退火处理，因此通常不需要再进行退火。
但如果需要进行改锻或者破坏了原来的组织和性能，增加了锻造应力，就需要重新进行退火处理。
等温球化退火工艺为：860～890℃加热保温2h，降温到740～760℃等温4h，炉冷到500℃左右出炉。
淬火处理：H13钢的淬火加热应进行两次预热（600～650℃，800～850℃），以减少加热过程产生热应力。
淬火温度通常为790℃左右，预热时间为5～15分钟，保温时间根据模具尺寸而定。
淬火介质可以选择油、水或者盐浴等，淬火后应立即回火，以减少开裂的风险。
回火处理：H13钢的回火温度一般在540～620℃范围内，回火时间根据模具的厚度和所需硬度而定。
通常，回火后的空冷时间为1～2小时，冷却后进行硬度检测和组织观察。
如果需要进行二次硬化峰处理，需要在500℃左右进行回火。
总的来说，H13模具钢的热处理需要根据具体的工艺要求和模具的使用条件来确定。
在实际操作中，需要注意安全和环保问题，遵守相关规定和标准。
模具钢生产工艺流程
模具钢生产工艺流程
《模具钢生产工艺流程》
模具钢是制造模具的重要材料，其生产工艺流程非常复杂，需要多道工序精心制作。
以下是模具钢生产的一般工艺流程：
1. 原材料准备：首先需要准备合适的原材料，一般包括高品质的合金钢和其他合金元素。
这些材料需要经过严格的筛选和配比，确保成分符合要求。
2. 熔炼配料：通过高温熔炼将原材料进行配料，添加合适的合金元素，以确保最终产品的性能和品质。
3. 精炼处理：熔炼后的钢液需要经过精炼处理，包括去除杂质、氧化物和其他有害元素，以提高钢材的纯度和均匀性。
4. 浇铸成形：将精炼后的钢液注入模具中进行成形，通常采用真空浇注或精密浇注技术，以确保产品的密度和均匀性。
5. 热处理：成形后的模具钢需要经过热处理工艺，包括淬火、回火等工序，以提高其硬度、强度和耐磨性。
6. 加工与表面处理：经过热处理的模具钢需要进行精密加工，包括车削、磨削、钻孔等工序，并进行表面处理，提高其光洁度和耐腐蚀性。
7. 检测与质量控制：在生产过程中需要对模具钢进行严格的检
测和质量控制，包括化学成分分析、机械性能测试、金相分析等，确保产品符合要求。
以上是模具钢生产的一般工艺流程，不同类型的模具钢可能会有所不同，但总体来说，都需要经过严格的原材料准备、熔炼配料、精炼处理、浇铸成形、热处理、加工与表面处理、检测与质量控制等多道工序，才能最终制造出具有优良性能和品质的模具钢产品。
热作模具钢的选用及其技术发展探析
的过度 回火 而被 软化 ， 引起 强 度 降低 。 当模具 型 腔 表面软化 到某一 硬度值 时 ， 就容易 产生塑性 变形 。
表 １ 模 具 失 效 因素
因 素 热处 理 原 材料 使 用 机 加 工 锻 造 设 计
２ ２ 热 疲 劳 ．
１ 热 作模 具 的服 役 条 件
热 作模 具钢 的选 用及其 技 术 发展探 析
窦 涛 ， 张培 训
（ 城 职 业 学 院 ， 南 永城 ４ ６ ０ ） 永 河 ７ ６ ０
摘
要 ： 析 了热作模 具的服役 条件 、 分 失效 因素及 对材料 的基 本要 求， 绍 了热作模 具 常 用钢 材 的特 介
性和应 用领域 ， 细介 绍 了新 型模 具 用钢 的性 能及 应 用 ， 详 可指 导 正确 选材 ， 能有 效提 高模 具 使 用 寿命 ， 并
Ｋ ｅ ｒ ｓ Ｈ ｏｔｗｏ ｋｉ ｅ ｔ ｅ ， Ｄｉｓ ｓｅ ｌ Ｉ ｖａｉ ｔｏ ａ ｔ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ： ｒ ｎｇ ｄｉｓｓ ｅ ｌ ｅ ｔｅｓ， ｎ ｌ ｄａ ｉｎ ｆ ｃ ｏ ｓ
热 作模具 可分 为热锻模 、 热挤 压模 、 压铸模 和热 冲裁模 等 ， 这类 模具在 工作 中既受 复杂力 的作用 、 又 受 到温度 变 化 的 影 响 ， 工 作 条 件 差 、 效 形 式 复 其 失 杂、 性能要 求高 。随着 高效 、 高速 、 高强 度 、 吨位 的 大 机 械化 和 自动化 加 工成 形 设 备 的发 展 以及 热 锻模 、 热 挤压模 、 热镦模 、 铸 模 等 复杂 工 艺 的广 泛应 用 ， 压 对模 具 的强度 、 冲击韧 度 、 红硬 性和耐 磨性提 出 了更 高 的要求 ， 因此 ， 热作模具 钢 的选用成 为模具设 计 与
热作模具钢及其热处理.
低耐热性热作模具钢 按性能分 中耐热性热作模具钢 高耐热性热作模具钢
第3章 热作模具钢及其热处理
3.2 热作模具材料的选用 3.2.1 常用热作模具钢 3.2.1.2热作模具钢的分类 3.2.1.2热作模具钢的化学成分
3.1 热作模具的工作条件与性能要求
3.1.1 热作模具的工作条件
2.热作模具的工作条件如何？ (1) 型腔表层工作温度高。 (2) 反复被加热和冷却，易产生热疲劳。 为避免热挤压模急剧升温被软化，热挤压时喷水基乳化液冷却，急 冷急热，产生较大的疲劳应力。 热作模具的工作特点是具有间歇性。每次使热态金属成型后都要用 冷却介质冷却型腔的表面。因此，热作模具的工作状态是反复受热和冷 却，从而使型腔表层金属产生反复的热胀冷缩，即反复承受拉压应力作 用。其结果是引起型腔表面出现裂纹，称为热疲劳现象。
第3章 热作模具钢及其热处理
3.1 热作模具的工作条件与性能要求 3.1.1 热作模具的工作条件 3.1.2 热作模具的性能要求 3.2 热作模具材料的选用 3.2.1 锻压模具用钢的选用 3.2.2 热挤压模具用钢的选用 3.2.3 压铸模具用钢的选用 3.3 热作模具的制造工艺路线 3.4 热作模具的热处理 3.4.1 退火 3.4.2 淬火 3.4.3 回火 3.5 热作模具热处理实例 3.5.1 锤锻模具热处理 3.5.2 铬系热作模具钢热处理
目录
3.1 热作模具的工作条件与性能要求
3.1.1 热作模具的工作条件
.什么是热作模具？热作模按用途分为哪几种类型？ 热作模具是将加热到再结晶温度以上的固态或液态金属压制成型的 工具，包括热锻模具、热挤压模和压铸模三类。热作模具工作条件的主 要特点是与热态金属相接触，这是与冷作模具工作条件的主要区别。 2.热作模具的工作条件如何？
热作模具用钢
新型合金元素应用
研究并应用新型合金元素，优 化钢的成分和组织结构，提高 其综合性能。
表面处理技术发展
发展新型表面处理技术，提高 模具的耐磨性、耐腐蚀性和抗 热疲劳性能。
智能化制造
结合先进的信息技术，实现热 作模具用钢的智能化生产和加 工，提高生产效率和产品质量
。
06 热作模具用钢的维护与保 养
使用条件与寿命要求是热作模具用钢选用的重要依据，需要考虑模具的工作环境、温度、压力、耐磨性、抗疲劳 性能等因素。
详细描述
在选用热作模具用钢时，需要了解其使用条件，如工作温度、压力、摩擦磨损情况等。同时，需要考虑模具的寿 命要求，包括耐磨性、抗疲劳性能等，以确保模具在使用过程中能够保持优良的性能和较长的使用寿命。
锻造
锻造工艺是将轧制后的钢材加热至高温，然后通过锻锤或压力机进行塑性变形，以细化 组织、提高力学性能和耐热性。
热处理与表面处理
热处理
热作模具用钢的热处理工艺主要包括淬火和 回火，通过控制加热温度、冷却速度和回火 温度，以获得所需的硬度和韧性。
表面处理
表面处理工艺主要包括喷丸强化、渗碳淬火 和氮化处理等，以提高模具表面的硬度和耐 磨性，延长使用寿命。
采用表面强化技术，如渗碳、渗氮等， 提高模具表面的硬度和耐磨性，延长 使用寿命。
优化热处理工艺
通过合理的热处理工艺，改善模具的 组织结构和性能，提高其抗疲劳性和 韧性。
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特性
具有优良的耐热性、耐磨性和韧 性，能够承受高温和高压，保持 较高的硬度和强度，同时具备良 好的抗疲劳性能和抗氧化性能。
分类与应用
分类
根据用途和性能要求，热作模具用钢 可分为多种类型，如H13、 3Cr2W8V等。
热作模具钢的热处理工艺流程
热作模具钢的热处理工艺流程
一、前处理
在进行热处理之前，首先需要对热作模具钢进行清洗和预处理。
这包括去除表面的油污、锈迹和其他杂质，以确保热处理的均匀性和模具的寿命。
二、加热
将预处理后的模具放入加热炉中，加热至所需温度。
加热过程中，需要注意控制加热速度和温度，以避免模具出现裂纹或变形。
三、保温
在加热后，将模具在炉中保温一段时间，以确保模具充分吸收热量。
保温时间的长短取决于模具的材质和厚度，以及所需的热处理效果。
四、淬火
在保温结束后，将模具迅速冷却至室温，完成淬火过程。
淬火是热处理的关键步骤，可以改变模具的硬度和耐磨性。
根据模具的材质和用途，可以选择不同的淬火方式，如油淬、水淬等。
五、回火
淬火后，将模具再次加热至一定温度，并进行回火处理。
回火可以消除淬火过程中产生的内应力，提高模具的韧性和耐久性。
回火温度和时间的选择取决于模具的材质和用途。
六、冷却
回火结束后，将模具自然冷却至室温。
在冷却过程中，需要注意控制冷却速度，以避免模具出现裂纹或变形。
七、后处理
冷却后，对模具进行后处理，包括打磨、抛光等，以去除表面的氧化皮和其他杂质，提高模具的表面质量和精度。
以上是热作模具钢的热处理工艺流程。
通过合理的热处理工艺，可以提高模具的硬度和耐磨性，增强模具的韧性和耐久性，从而延长模具的使用寿命和提高生产效率。
热作模具钢热处理
热作模具钢热处理
热作模具钢的热处理主要包括预热处理、球化退火、淬火和回火等步骤。
1. 预热处理：为了使工件在加热过程中均匀地膨胀和收缩，减少开裂，通常需要将工件预热至700～800℃。
2. 球化退火：通过将工件加热至略高于钢的AC1点，使其完全奥氏体化，然后以缓慢冷却速度（通常是随炉冷却）冷却，可使其组织转变成均匀的球状珠光体，以消除加工应力、提高模具韧性及抗蚀性，适用于以减小零件变形及改善切削加工性能为主要目的退火工艺。
3. 淬火：目的是为了使热作模具钢的钢的显微组织转变为马氏体，并得到高硬度的马氏体组织。
淬火温度通常选择在钢的AC3或略高于AC3的某一温度。
然后将模具缓慢冷却至200℃左右出炉，可使模具表面上的残余奥氏体转变为马氏体，从而提高其硬度及耐磨性。
4. 回火：回火是将淬火后的模具加热到低于AC1的温度，以消除或减少淬火引起的内应力，并使钢的组织趋于稳定。
根据需要，可以选择不同的回火温度和时间。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅专业书籍或咨询专业人士。
热作模具钢的使用性能要求
热作模具钢的使用性能要求第一篇：热作模具钢的使用性能要求热作模具钢的使用性能要求各种热作模具钢在工作过程中差异很大，它们的工作温度、载荷性质千差万别，而且任何一种模具钢也不可能同时具有极高的热强性、耐磨性、断裂抗力、抗热疲劳性能等。
在选择模具钢时，只能抓住模具最最关键的性能要求，进行优先保证，其次再兼顾其他各项性能进行选材。
热作模具钢采用以下技术指标进行评价。
①室温硬度、高温硬度：用以评价耐磨性和变形抗力。
②室温拉伸强度、高温拉伸强度：用以评价静载断裂抗力。
③室温冲击韧性、高温冲击韧性：用以评价冲击断裂抗力。
④长期保温后的硬度变化：用以评价抗回火能力及热稳定性。
⑤机械疲劳裂纹扩展速率：可反映热疲劳裂纹萌生后，在锻压力的作用下向内部扩展时，每一应力循环的扩展量。
机械疲劳裂纹扩展速率小的材料，每锻压一次裂纹的扩展量也少，这表明裂纹扩展得很慢。
⑥断裂韧性：反映材料对已存在的裂纹发生失稳扩展的抗力。
断裂韧性高的材料，其中的裂纹如要发生失稳扩展，必须在裂纹尖端具有足够高的应力强度因子，也就是必须有较大的应力或较大的裂纹长度。
在应力恒定的前提下，在一种模具中已经存在一条疲劳裂纹，如果模具材料的断裂韧性值较高，则裂纹必须扩展得更深，才能发生失稳扩展。
⑦变形抗力：模具钢的变形抗力反映了模具的抗堆塌能力。
为了保证热作模具钢在较高的温度下工作，应保证模具钢具备较高的抗回火能力、热稳定性和高温强度。
⑧断裂抗力：由于热作模具钢的断裂过程是一种疲劳断裂，因此，热作模具钢的断裂抗力包括萌生疲劳裂纹的抗力、疲劳裂纹亚临界扩展的抗力和裂纹失稳扩展的抗力。
萌生疲劳裂纹的抗力与热疲劳抗力关系密切。
疲劳裂纹亚临界扩展的抗力可采用裂纹扩展速度da/dN9（mm/次）表示，它表示每一次应力循环，裂纹的扩展长度。
裂纹失稳扩展的抗力通过材料的断裂韧性Kic表示。
⑨抗热疲劳能力：可以反映热疲劳裂纹萌生前的工作寿命。
抗热疲劳能力高的材料，萌生热疲劳裂纹的循环次数较多。
热加工模具的材料选择及热处理
热加工模具的材料选择及热处理随着社会的发展，科学的发展，热加工用模也有了很迅速的发展。
本毕业设计从理论与实践的角度对热加工模模具进行阐述，针对热加工模用料及热处理进行分析，从以下几方面进行论述：热加工类模具用钢的材料分析热加工模是工业产品生产中不可缺少的工艺方法之一。
它主要用于制造业和加工业。
它是和冲压、锻造、铸造成型机械，同时和塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料制品成型加工用的成形机械相配套，作为成形工具来使用的。
热加工模具属于精密机械产品，因为它主要由机械零件和机构组成，如成形工作零件（凸模、凹模），导向零件（导柱、导套等），支承零件（模座等），定位零件等；送料机构，抽芯机构，推料机构，检测与安全机构等。
为提高模具的质量，性能，精度和生产效率，缩短制造周期，其零、部件（又称模具组合），多由标准零、部件组成。
所以，模具应属于标准化程度较高的产品。
一副中小型冲模或塑料注射模，其构成的标准零、部件可达90%，其工时节约率可达25%~45%。
一、热加工用模模具的功能和作用现代产品生产中，热加工模具由于其加工效率高，互换性好，节约原材料，所以得到很广泛的应用。
现代工业产品的零件，广泛采用冲击、成型锻造、压铸成形、挤压成形、塑料注射或其他成形加工方法，和成形模具相配套，经单工序或多道成形工序，使材料或胚料成形加工成符合产品要求的零件，或成分精加工前的半成品件。
如汽车覆盖件，须采用多副模具，进行冲孔、拉深、翻边、弯曲、切边、修边、整形等多道工序，成形加工为合格零件；电视机外壳洗衣机内桶是采用塑料注射方法，经一次注射成型为合格零件的；发动机的曲轴连杆是采用锻造成形模具，经滚锻和模锻成形加工为精密机械加工前的半成品胚件的。
高精度、高效率、长寿命的冲模、塑料注射成形模具，可成形加工几十万，甚至几千万产品零件，如一副硬质合金模具，可冲压硅钢片零件（E型片、电机定转子片）上亿件，称这类模具为大批量生产用模具。
适用于多品种、少批量或产品试制的模具有：组合冲模、快换冲模、叠层冲模或成型冲模，低熔点合金成型模具等，在现代加工业中，具有重要的经济价值，称这类模具为通用、经济模具。
模具钢的热处理
模具钢的热处理模具钢材是目前增长速度比较快的行业之一，主要原因是社会工业化的发展处于一个高峰期，各种模具钢材性能北欧不断在改进，形成了一定的市场规模。
而模具钢热处理的过程是决定模具钢性能的关键环节。
1.模具钢热处理是把金属材料在固态范围内通过一定的加热，保温和冷却以改变其组织和性能的一种工艺。
由热作模具钢和冷作模具钢的性能差异可以看出不同的模具钢，需要的热处理条件是不一样的。
2.模具钢热处理有几下几种工艺：（1）退火：将金属或合金的材料加热到相变或部分相变温度，保温一段时间，然后缓慢冷却。
（2）正火：将钢加热到完全相变以上的某一温度，保温一定的时间后，在空气中冷却。
（3）淬火：将钢加热到相变或部分相变温度，保温一段时间后，快速冷却。
（4）回火：将经过淬火的钢，重新加热到一定温度（相变温度以下），保温一段时间，然后冷却。
（5）调质处理：将钢件淬火，随之进行高温回火。
（6）表面热处理：改变模具钢表面组织或化学成分，以其改面表面性能的热处理工艺。
表面热处理分为两大类，一类是表面淬火回火热处理，另一类是化学热处理，其硬度检验方法如下：1.表面淬火回火热处理表面淬火回火热处理常用感应加热或火焰加热的方式进行。
主要参数是表面硬度、局部硬度和有效硬化层深度。
硬度检测可采用维氏硬度计，也可采用洛氏或表面洛氏硬度计。
维氏、洛氏和表面洛氏三种硬度值可以方便地进行相互换算，转换成标准、图纸或用户需要的硬度值。
表面淬火时，热作模具钢性能要求要比较耐高温，淬火温度会高些，冷作模具钢通常要求有较高的硬度。
2.化学热处理化学热处理是使工件表面渗入一种或几种化学元素的原子，从而改变工件表面的化学成分、组织和性能的一种处理方式。
经淬火和低温回火后，工件表面具有较高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度，而工件的芯部又具有高的强韧性。
化学热处理工件的表面硬度检测与表面淬火热处理工件的硬度检测相近，都可以用维氏硬度计、表面洛氏硬度计或洛氏硬度计来检测，只是渗氮厚的厚度较薄。
热作模具钢及热处理
性和高的耐磨性。
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4.2热作模具钢及热处理规范
常用的热挤压模具用钢是钨系热作模具钢和铬系热作模具钢，
还有铬钼系、钨钼系和铬钼钨系等新型的热作模具钢以及基体钢等。
钨系热作模具钢的代表性钢种为传统的3Cr2W8V钢，由于其耐
热疲劳性较差，在热挤压模方面的应用将逐渐会减少，但在压铸模 方面的应用较多，故在压铸模用钢中对其作详细介绍。
模具钢。HM1钢适合制造镦锻、压力机锻造、挤压等热作模具，模具
的使用寿命较高，是目前国内研制的工艺性能好，使用面广，具有 较广应用前景的新钢种之一。
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4.2热作模具钢及热处理规范
4. 3Cr3Mo3VNb（HN3）钢 NH3钢是参照国外H10钢和3Cr3Mo系热作模具钢，结合我国资源
（1）较高的高温强度和良好的韧性。热作模具，尤其是热锻
模!工作时会承受很大的冲击力，而且冲击频率很高，如果热作模具
钢没有高的强度和良好的韧性，就容易开裂。
（2）良好的耐磨性能。由于热作模具工作时除受到毛坯变形
时产生摩擦磨损之外，还受到高温氧化腐蚀和氧化铁屑的研磨，所 以需要热作模具钢有较高的硬度和抗粘附性。
模具表面产生网状或放射状的热疲劳裂纹，以及模腔磨损或严
重偏载、工艺性裂纹导致模具开裂。
因此，热锻模应具有较高的高温强度和韧性，良好的耐磨性和
耐热疲劳性，由于锤锻模尺寸比较大，还要求锤锻模用钢具有高的 淬透性。这就是热锻模的工作条件，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
碳化物形成元素含量低，二次硬化效应微弱，所以热稳定性不高。
模具钢生产工艺流程
模具钢生产工艺流程模具钢是一种专门用于制造模具的特种钢材。
它具有高硬度、高耐磨性、高尺寸稳定性等特点，适合制作高精度、高负荷的模具零件。
下面是模具钢的生产工艺流程。
模具钢的生产工艺主要包括原材料选材、熔炼、铸锭、加热处理、精整和最后的热处理等环节。
首先，原材料选材非常重要。
模具钢的主要原料是铁、钢和一些合金元素。
工艺要求对原材料进行精细分析和严格筛选，保证原料的质量。
接着，将选好的原材料放入熔炼炉中进行熔炼。
熔炼过程需要经历预热、熔池控制、混炼等过程，以保证熔池中的元素均匀分布。
在熔炼中，还可以根据不同的模具钢质量要求，加入适量的合金元素进行调整和改良。
随后，将熔炼好的钢液倒入铸造模具中，进行冷却凝固。
铸锭冷却后，进行切割、修整等处理，得到铸锭。
下一步就是加热处理。
加热处理的目的是调整模具钢的组织和性能。
一般包括回火、正火和淬火等步骤。
回火是通过加热和保持一段时间的操作，使模具钢的硬度适中，提高韧性。
正火是将加热的模具钢放入油池中急速冷却，使模具钢具备高硬度和耐磨性。
淬火则是在加热到一定温度后，迅速浸入冷却介质中进行快速冷却，以获得更高的硬度。
经过加热处理后，模具钢需要进行精整。
精整包括锻造、热处理和修整等步骤。
锻造是将模具钢加热到一定温度下施加压力进行塑性成形，以改善其组织和性能。
热处理则是对模具钢进行热处理，以消除内部残余应力和提高钢单耐蚀性能。
最后，对模具钢进行最后的热处理。
热处理的目的是进一步改善模具钢的组织和性能，以提高其耐磨性和寿命。
根据具体的要求，可以进行多次的热处理，以获得更好的效果。
综上所述，模具钢的生产工艺流程包括选择原材料、熔炼、铸锭、加热处理、精整以及最后的热处理。
每个环节都非常重要，只有每个环节都严格控制，才能制造出高质量的模具钢。
热作模具材料及热处理热作模具材料及热处理
热作模具材料及热处理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。
模具面温升常达300—700°C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。
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(350一370°C)、中耐热韧性钢(550—600°C)、高耐热钢(600—650°C)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。
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。
应该指出的是:钢的最佳淬火温度要通过该钢的“淬火温度一晶粒度一硬度”关系曲线来选择。
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，马氏体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。
(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σb,和屈服点σs,一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。
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σbb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。
模具材料与热处理工艺选择探讨
【 中图分 类号】Ｇ 【 文献标识码】Ａ 【 文章编号 】 ５—８９２１）３ 一 ０ ０９８ （０２０ ｃ ４
０】 －０３ ９０
般 的耐 磨 性 、 足 够 的硬 化 深 度 ，心 部
要 有 足 够 的 强 韧性 。二 是较 低 的 耐 热 性 ，
在 ２ ０Ｃ ２０Ｃ的温 度下长期工 作 ，不 ０ ￣ ５ ￣ 氧化 、不变形 ，尺寸稳定 性好 。三是有
一
一
、
影响 模 具 设 计 选 用 的基 本 因素
传统 材 料 为 主 ， 比较 新 的模 具钢 ，如
ＤＳ、 ＧＤ、 ＣＨ、 Ｌ Ｄ、 ＧＭ 、 Ｅ Ｒ５、 ６ Ｎ ５ ｂ、
近几年来 ，我国模 具工业发 展迅速 ， 每年保 持 １％左 右的增长 速度 ，但模具 ５
定 的 耐 蚀 性 。 纳 入 国 家 标 准 的 有
具 性 能 的 影 响 主 要 反 映 在 热 处 理 技 术 要
火及 双细 化处 理工 艺 。２ ０世 纪 ８ ０年代
研制开 发的模具 钢快速 细化退火 处理新 工艺 ，在理论 和工艺上均 不 同于 传统 的 高 温加 热缓冷 （ 冷速 ＜３ ℃／） 球化 退 ０ ｈ
火 和 等 温 球 化 工 艺 ，具 有 可 ｝ 链 状 碳 肖除
０ ２ Ｌ Ｍ１ Ｍ２和 Ｒ 等 ２ １Ａ 、Ｌ 、Ｌ Ｍ２ ０多种牌
３ ｒＭｏ Ｃ２ 等两个牌 号 ，行业标准有 Ｓ Ｍ５等 ２ ０多个牌号 ，已在生产 中推广使 用的新
钢种有 １ ０多个 ，初 步形 成 了 我 国 的 塑 料
的制造 水平 和使用性能 与世界上 发达 国 家相 比，还有 很大 的差距 。模 具市场 竞
化物 ，缩短退 火周期 ，节能减排 ，减 少 氧化脱 碳 ，球 化组织细 小匀 圆 ，最终 热
模具钢的选材及热处理工艺
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度最高，但是回火韧性最差，所以应避免在500℃附近回火。 （2）回火保温时间系数为3 min/mm，并且不能少于2h。 （3）两次回火，第二次回火比第一次回火温度低20℃。
铬系热作模具钢淬火后有一些残余奥氏体，一次回火后残余奥氏 体分解，其转变产物韧性差，比较脆，容易造成模具开裂，必须两次 回火。 （4）4Cr5MoSiV1钢在630 ℃高温回火后得到回火索氏体+回火托氏体。
4Cr5MoSiV1 3Cr2W8V 4CrMnSiMoV 5Cr4W5Mo2V
4Cr5MoSiV1 3Cr2W8V 3Cr3Mo3W2V
4Cr5MoSiV1 4Cr3Mo3SiV
3、压铸模具用钢的选用
压铸模具在服役条件下不断承受高速、高压喷射、金属的冲 刷腐蚀和加热作用，从总体上看，压铸模具用钢的使用性能要求 与热挤压模具用钢相近，即以要求耐磨性、高的回火稳定性与抗 热疲劳性为主。所以通常所选用的钢种大体上与热挤压模具用钢 相同。
热作模具在热处理时，尤其在淬火过程中，要产生体积、形状变化， 为保证模具质量，要求模具钢的热处理变形小，各方向变化相近似，且组 织稳定。它主要取决于热处理工艺和钢的冶金质量等。 （4）脱碳敏感性
热作模具如果在无保护气氛下加热，其表面会发生氧化、脱碳现象， 就会使其硬度、耐磨性、使用性能和使用寿命降低。因此，要求模具钢的 氧化、脱碳敏感性好。对于某些氧化、脱碳敏感性强的热作模具钢，可采 用特种热处理，如真空热处理、可控气氛热处理等。
Zn合金压铸模具：4Cr5MoSiV，4Cr5W2VSi钢等； Al和Mg合金压铸模具：4Cr5MoSiV1，3Cr3Mo3W2V钢等； Cu合金压铸模具：3Cr3Mo3W2V，3Cr2W8V钢。
注塑模具材料的选用与热处理【超强解读】
模具材料的性能对模具寿命有决定性的影响，根据模具的结构和使用情况，合理选用制模材料是模具工程师的重要任务之一。
模具热处理及表面强化是模具制造中的关键工艺，是保证模具质量和使用寿命的重要环节，实际使用证明，在模具失效中由于热处理不当引起的占很大比例。
模具用途广泛，工作条件差别大，制造模具的材料范围很广。
目前，冲压模、塑料模、压铸模、粉末冶金模的材料以钢为主，有些模具还可采用低熔点合金和非金属材料等。
模具材料的性能要求及选用原则模具用钢主要性能要求如下：1，硬度和耐磨性（最重要的模具失效形式，决定模具寿命）2，可加工性能（模具零件形状复杂，要求热处理变形小）3，强度和韧性（足够的强度承受高压，冲击载荷等要求高韧性）4，淬透性、抛光性、耐腐蚀性（塑料及添加剂的腐蚀作用）。
模具用钢按用途可分为三大类：1，冷作模具钢：制作金属在冷态下变形的模具，包括：冷冲模、冷挤压模、冷镦模、粉末压制模。
要求高硬度、高耐磨性及足够强度和韧性。
2，热作模具钢：制造经过加热的固态或液态金属在压力下成型的模具，包括：热锻模、压铸模。
要求高温下足够的强度、韧性和耐磨性及高热疲劳抗力和导热性3，塑料模具钢：制造各种塑料模具。
塑料品种多，要求差别大，其模具材料范围广。
主要要求工艺性能高（热处理变形小、抛光性好、耐腐蚀）选用一般原则：满足使用性能要求、良好的工艺性能、适当考虑经济性。
模具常用热处理工艺模具热处理包括模具材料热处理和模具零件热处理。
模具材料热处理：在钢厂内完成，保证钢材质量，如基本力学性能，金相组织要符合国家标准或行业标准。
特点是大型工业炉中大批量生产。
模具零件热处理：在模具制造厂完成，或专业热处理厂完成。
特点是小批量或单件生产，工艺复杂多样，设备精良。
热处理工艺方法，分预备热处理和最终热处理。
常用方法有：正火、退火、淬火、调质、渗碳及氮化等，见表。
冷作模具钢及其热处理冷作模具主要用于金属或非金属材料的冲裁、拉伸、弯曲等工序。
模具钢的热处理与表面处理技术
模具钢的热处理与表面处理技术一、预热处理预热处理是模具钢热处理的第一步，其主要目的是消除模具钢在锻造、铸造过程中产生的内应力，防止在后续的热处理过程中产生变形和裂纹。
预热处理通常采用高温回火或等温退火的方法进行。
二、锻造锻造是模具钢热处理的另一个重要步骤，其主要目的是通过改变模具钢的显微组织结构，提高其力学性能和抗冲击能力。
锻造过程中，模具钢的加热温度、变形程度和冷却速度都会对其最终的组织结构和性能产生重要影响。
三、退火退火是模具钢热处理中常用的一种方法，其主要目的是通过将模具钢加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却，以获得理想的显微组织和机械性能。
退火过程中的加热温度和冷却速度对模具钢的性能有着重要影响。
四、淬火淬火是模具钢热处理中非常关键的一步，其主要目的是通过快速冷却，使模具钢的表面和心部同时达到临界点以下，获得马氏体组织，从而提高模具钢的硬度、强度和耐磨性。
淬火过程中的冷却速度对模具钢的显微组织和性能有着重要影响。
五、回火回火是模具钢热处理的另一个重要步骤，其主要目的是通过将模具钢加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却，以调整模具钢的显微组织结构，提高其韧性和抗冲击能力。
回火过程中的加热温度和保温时间对模具钢的性能有着重要影响。
六、深冷处理深冷处理是模具钢热处理的一种方法，其主要目的是通过将模具钢冷却到零下70℃以下，提高模具钢的硬度、强度和耐磨性。
深冷处理过程中的冷却速度和冷却时间对模具钢的性能有着重要影响。
七、表面强化处理表面强化处理是模具钢热处理的一种方法，其主要目的是通过物理或化学手段，提高模具钢表面的硬度和抗磨性。
表面强化处理的方法有很多种，包括渗碳、渗氮、高频淬火等。
八、渗氮渗氮是模具钢表面强化处理的一种方法，其主要目的是通过将模具钢表面渗入氮元素，提高其表面的硬度和抗磨性。
渗氮处理后的模具钢具有较高的耐腐蚀性和耐磨性。
九、渗碳渗碳是模具钢表面强化处理的一种方法，其主要目的是通过将模具钢表面渗入碳元素，提高其表面的硬度和抗磨性。
热作模具钢的材料
热作模具钢的材料
热作模具钢是一种在高温环境下使用的模具钢材料，具有良好的耐热性、抗热疲劳性和耐磨性。
它通常用于制造高温工作条件下的塑料模具、压铸模具、锻模和热剪模等。
热作模具钢的材料通常包括以下几个方面的内容：
1. 高温合金钢：高温合金钢是一种具有较高耐热性和抗热疲劳性能的模具钢材料。
它通常含有较高比例的合金元素，如钼、钴、镍、铬等，以提高其耐热性和耐磨性。
高温合金钢常用的牌号有H11、H13、H21等。
2. 高速钢：高速钢是一种具有良好耐磨性和高韧性的模具钢材料。
它通常含有较高比例的碳、钼、钴、钨等元素，以提高其硬度和耐磨性。
高速钢常用的牌号有M2、M35、M42等。
3. 耐热钢：耐热钢是一种具有较高耐热性和抗热疲劳性能的模具钢材料。
它通常含有较高比例的铬、钼、钴、镍等元素，以提高其耐热性和耐磨性。
耐热钢常用的牌号有P20、P21、P80等。
4. 不锈钢：不锈钢是一种具有良好耐腐蚀性和抗氧化性的模具钢材料。
它通常含有较高比例的铬、镍、钼等元素，以提高其耐腐蚀性和耐磨性。
不锈钢常用的牌号有SUS420、SUS440C等。
5. 特殊合金钢：特殊合金钢是一种具有特殊性能和用途的模具钢材料。
它通常含有特殊的合金元素，如钛、锆、钽等，以满足特殊的工作条件和要求。
特殊合金钢常用的牌号有Hastelloy、Inconel等。
模具的制造工艺路线和热处理工艺
选用不同品种钢材作塑料模具，其化学成分和力学性能各不相同，因此制造工艺路线不同；同样，不同类型塑料模具钢采用的热处理工艺也是不同的。
本节主要介绍塑料模具的制造工艺路线和热处理工艺的特点。
一、塑料模具的制造工艺路线1.低碳钢及低碳合金钢制模具例如，20，20Cr，20CrMnTi等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→冷挤压成形→再结晶退火→机械精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。
2.高合金渗碳钢制模具例如12CrNi3A，12CrNi4A钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→正火并高温回火→机械粗加工→高温回火→精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。
3.调质钢制模具例如，45，40Cr等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→调质→机械精加工→修整、抛光→装配。
4.碳素工具钢及合金工具钢制模具例如T7A～T10A，CrWMn，9SiCr等钢的工艺路线为：下料→锻成模坯→球化退火→机械粗加工→去应力退火→机械半精加工→机械精加工→淬火、回火→研磨抛光→装配。
5.预硬钢制模具例如5NiSiCa，3Cr2Mo（P20）等钢。
对于直接使用棒料加工的，因供货状态已进行了预硬化处理，可直接加工成形后抛光、装配。
对于要改锻成坯料后再加工成形的，其工艺路线为：下料→改锻→球化退火→刨或铣六面→预硬处理（34～42HRC）→机械粗加工→去应力退火→机械精加工→抛光→装配。
二、塑料模具的热处理特点（一）渗碳钢塑料模的热处理特点1.对于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具，要选用渗碳钢来制造，并把渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。
2.对渗碳层的要求，一般渗碳层的厚度为0.8～1.5mm，当压制含硬质填料的塑料时模具渗碳层厚度要求为1.3～1.5mm，压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8～1.2mm。
渗碳层的含碳量为0.7%～1.0%为佳。
若采用碳、氮共渗，则耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化、防粘性就更好。
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4Cr5MoSiV1 3Cr2W8V 4CrMnSiMoV 5Cr4W5Mo2V
4Cr5MoSiV1 3Cr2W8V 3Cr3Mo3W2V
4Cr5MoSiV1 4Cr3Mo3SiV
3、压铸模具用钢的选用
压铸模具在服役条件下不断承受高速、高压喷射、金属的冲 刷腐蚀和加热作用，从总体上看，压铸模具用钢的使用性能要求 与热挤压模具用钢相近，即以要求耐磨性、高的回火稳定性与抗 热疲劳性为主。所以通常所选用的钢种大体上与热挤压模具用钢 相同。
细针状马氏体+未溶碳化物+残余奥氏体
4Cr5MoSiV1钢奥氏 体等温转变曲线
回火工艺
（1）淬火后应立即进行高温回火，以消除淬火应力，获得较好的韧性。 （2）回火后采用油冷，以免产生回火脆。油中不能冷却到室温，以免开裂。 （3）回火保温时间系数为3 min/mm，且回火保温时间不少于2h。 （4）小型模具采用较低的回火温度，大型模具采用较高的回火温度。 （5）回火后的组织：回火索氏体+回火托氏体
热挤压工件的材料
表2 热挤压模具用钢选择
模具名称
凹模
冲头
芯棒
挤压缸内套
铝、镁合金
4Cr5MoSiV1 4Cr5MoSiV
4Cr5MoSiV1 4Cr5MoSiV 4CrMnSiMoV
4Cr5MoSiV1 4Cr5MoSiV 4Cr5W2VSi
4Cr5MoSiV1 4Cr5MoSiV
铜和铜合金
4Cr5MoSiV1 4Cr5MoSiV 3Cr3Mo3W2V 3Cr2W8V 5Cr4W5Mo2V
1、锤锻模具的热处理
退火工艺 淬火工艺 回火工艺
锤锻模一般热处理过程
淬火工艺 ：4Cr5MoSiV1钢奥氏体等温转变曲线如图7-3所 123示在冷4)))C普 防 高 ， 4却r55M4通白温至0C℃o退回4点rS55以iM火火退0V上℃1o钢火S会，i淬V析以1钢火出避经后先免过的共析高组析出温织碳先奥为化共氏物析体。碳化所化后以物，在，如冷影果却 响冷时性却，能速应。度该缓快慢速，
2.使用性能
(1)硬度和红硬性 (2)耐磨性 (3)强度和韧性 (4)热疲劳性能
热作模具工作时除了承受周期性载荷作用之外，还 要承受高温及周期性的急冷急热变化。热交变应力易使 热作模具材料发生疲劳破坏，导致模具热裂。
一般说来，影响钢的热疲劳性能的因素主要有: ①钢的导热性 ②钢的临界点
3、工艺性能
度最高，但是回火韧性最差，所以应避免在500℃附近回火。 （2）回火保温时间系数为3 min/mm，并且不能少于2h。 （3）两次回火，第二次回火比第一次回火温度低20℃。
铬系热作模具钢淬火后有一些残余奥氏体，一次回火后残余奥氏 体分解，其转变产物韧性差，比较脆，容易造成模具开裂，必须两次 回火。 （4）4Cr5MoSiV1钢在630 ℃高温回火后得到回火索氏体+回火托氏体。
加热：保温时间系数为0.5~1 min/mm。 为减少氧化、脱碳，最好采用可控气氛炉、盐浴炉或真空炉进行加热。
冷却：油冷、空冷都可以，还可以采用350~500 ℃分级冷却。 空冷或分级冷却是应保证不析出碳化物，模具心部不出现上贝氏体。
回火工艺
（1）采用550~650 ℃高温回火，回火温度根据硬度要求参考表6. 铬系热作模具钢在500℃左右回火时，出现二次硬化现象，回火硬
1、锻压模具用钢的选用
（1）、锤锻模：受冲击负荷，韧性要求较高。
中、小型锤锻模首选：5CrMnMo 大型锤锻模首选：5CrNiMo 特大型锤锻模：5Cr2NiMoVSi
（2）、压力机锻模：冲击负荷较小，要求热强性较高。
压力机锻模首选：4Cr5MoSiV 4Cr5MoSiV1
2、热挤压模具用钢的选用
0.33/0.43 0.32/0.45 0.32/0.42
0.8/1.2 0.8/1.2 0.8/1.2
0.2/0.5 0.2/0.5 ≤0.4
4.75/5.5 4.75/5.5 4.5/5.5
1.1/1.6 1.1/1.75 -
0.3/0.6 0.8/1.2 0.6/1.0
其它
Ni1.4/1.8 Ni0.8/1.2
一、什么是热作模具
热作模具是将加热到结晶温度以上的固态或液 态金属压制成型的工具，包括热锻模具、热挤压模 和压铸模三类。热作模具工作条件的主要特点是与 热态金属相接触，这是与冷作模具工作条件的主要 区别。
热作模具钢的碳含量一般为0.3%～0.6%，有良 好的强度、硬度和韧性。添加镍、钨、钼、铬、钒 等合金元素，可以提高钢的淬透性和高温性能。
表6 三种铬系热作模具钢的回火硬度与对应的回火温度
四、热作模具钢的热处理
热处理是热作模具制造中不可缺少的重要工序。热处理目 的就是通过加热和冷却的方法，改变钢的组织，提高硬度、韧 性等力学性能。热作模具使用条件不同，对其性能要求的重点 也不同。比如，锤锻模对韧性要求较高，而热挤压模具以耐磨 性、高的回火稳定性、抗热疲劳性为主。这就要求对不同的热 作模具采取不同的热处理工艺，以达到要求的使用性能。热处 理对热作模具的质量和使用寿命都有重要的影响。
表3 不同尺寸模具回火温度与回火后的硬度
表4 四种锤锻模具钢的退火工艺
2、铬系热作模具钢热处理
铬系热作模具钢一般热处理过程
退火工艺
表5 三种铬系热作模具钢的退火工艺
淬火工艺
预热：为减少变形，应采用550℃和850 ℃两段预热，时间系数为0.5 min/mm。 在550 ℃预热时加热速度必须缓慢，在850 ℃预热时加热速度可以快些。
Zn合金压铸模具：4Cr5MoSiV，4Cr5W2VSi钢等； Al和Mg合金压铸模具：4Cr5MoSiV1，3Cr3Mo3W2V钢等； Cu合金压铸模具：3Cr3Mo3W2V，3Cr2W8V钢。
3Cr3Mo3W2V钢具有较高的热强性、抗热疲劳性能，又具有 良好的耐磨性和抗回火稳定性等。 3Cr3Mo3W2V钢的韧性和抗疲 劳性能优于3Cr2W8V钢，其使用寿命也高于3Cr2W8V钢。
（1）加工性 热作模具材料的加工性主要包括冷加工中的切削加工性能和热加工中
的锻压加工性能两种。它主要取决于钢的化学成分和热处理工艺等。 （2）淬透性和淬硬性
热作模具对这两种性能要求根据其工作条件不同有所侧重。对于小型 模具，由于尺寸小，容易淬透，所以只要求高的硬度，偏重于高淬硬性;对 于尺寸较大的模具，如果截面未淬透，则回火后未淬透部分的屈服点和韧 性会显著降低，影响模具工作寿命，所以其淬透性更为重要。 （3）热处理变形性
W1.6/2.4
钨钼热作模具钢 3Cr2W8V 3Cr3Mo3W2V 5Cr4W5Mo2V
0.3~0.4 0.32~0.42 0.4~0.5
≤0.4 0.6~0.9 ≤0.4
≤0.4 ≤0.65 ≤0.4
2.2~2.7 2.8~3.3 3.4~4.4
2.5~3.0 1.5~2.1
0.2~0.5 0.8~1.2 0.7~1.1
W7.5~9 W1.2~1.8 W4.5~5.3
二、热作模具的工作条件与性能要求
1、工作条件
热作模具的工作条件主要有以下三方面: (1)型腔表层金属受热。尽管热锻模具不同，型腔表层金属受热温 度也不相同，但是最低也有几百摄氏度;热挤压模具与压铸模具型 腔表层温度更高。 (2)型腔表层金属产生热疲劳。热作模具的工作特点是具有间歇性。 每次使热态金属成型后都要用冷却介质冷却型腔的表面。因此， 热作模具的工作状态是反复受热和冷却，从而使型腔表层金属产 生反复的热胀冷缩，即反复承受拉压应力作用。其结果是引起型 腔表面出现裂纹，称为热疲劳现象。 (3)载荷作用。锤锻模受强烈的冲击载荷和工作应力;热挤压模具和 压铸模具是在高压下服役的。
根据不同的合金元素含量，热作模具钢可以分 为锻压模具用热作模具钢、钨钼系热作模具钢等。
表1 常用热作模具钢的钢号和化学成分
钢号
化学成分/%
C
Si
Mn Cr
Mo V
锤锻模具用钢 5CrMnMo 5CrNiMo 4CrMnSiMoV 5Cr2NiMoVSi
0.5/0.6 0.5/0.6 0.35/0.45 0.46/0.53
热挤压模具的工作特点是加载速度较慢，因此，型腔受热温度较高，通 常可达500～800℃。对这类钢的使用性能要求应以耐磨性、高的回火稳定性 和抗热疲劳性能为主。
轻合金挤压：选用韧性较好的热作模具钢，如4Cr5MoSiV，4Cr5MoSiV1钢。
钢、铜和铜合金挤压：除了选用4Cr5MoSiV，4Cr5MoSiV1钢外，也可选用高 温强度较好的热作模具钢，如3Cr2W8V钢。5Cr4W5Mo2V钢是新型的热作模 具钢，该钢具有较高的红硬性，高温强度和较高的耐磨性，可进行一般的热 处理或化学热处理，可代替3Cr2W8V钢制造某些热挤压模具，使用寿命较高。
热作模具在热处理时，尤其在淬火过程中，要产生体积、形状变化， 为保证模具质量，要求模具钢的热处理变形小，各方向变化相近似，且组 织稳定。它主要取决于热处理工艺和钢的冶金质量等。 （4）脱碳敏感性
热作模具如果在无保护气氛下加热，其表面会发生氧化、脱碳现象， 就会使其硬度、耐磨性、使用性能和使用寿命降低。因此，要求模具钢的 氧化、脱碳敏感性好。对于某些氧化、脱碳敏感性强的热作模具钢，可采 用特种热处理，如真空热处理、可控气氛热处理等。
三、热作模具钢的选材
为满足性能要求，热作模具钢都采用合金钢，在化学成分方 面碳含量较低，通常在0.30～0.55%范围内，以获得优良的热疲劳 性和导热性，同时经热处理后有较好的机械性能。而作为合金元 素加入的Cr、W、Mo、V等四种元素可与碳结合形成特殊碳化物。 这些特殊碳化物对热作模具钢的抗回火能力、回火后的硬度和热 稳定性有很大的影响。因此在热作模具钢中必须含有Cr、W、Mo、 V等元素。W虽然能提高钢的热强性,但含W量过多使热疲劳性敏 感性增高，Mo也能提高钢的热强性增加。Mo含量也能降低钢的 热疲劳抗力,但如以Mo代W，则在获得相同的热强性的条件下具 有较高的抗热疲劳能力。这是目前国内一般压铸模已用含Mo的 H11的H13(4Cr5MoV1Si)替代3Cr2W8V。但如考虑模具在高温下的热 强性和抗变形能力，则3Cr2W8V优于H13或H11。一些高温下工作 的锻模和精模仍用3Cr2W8V。