金屬熱處理方法簡介

近幾年來，我國在研制開發(fā)新型模具鋼方面做了大量工作，并對部分國外優(yōu)良熱作模具鋼進行了國產(chǎn)化研究，為市場提供了優(yōu)質(zhì)價廉的模具鋼。下面簡單介紹熱鍛模具用什么材料以及熱鍛模具的熱處理方法。

熱鍛模具用什么材料熱鍛模具的熱處理方法

熱鍛模具

熱鍛模具用什么材料

1．已納入國家標準熱作模具鋼

熱作模具鋼系列已納入國家標準《GB/T1299-2000合金工具鋼》，按主要化學(xué)成分可分為W系，Cr-Mo系，Cr-W-Mo系等類型。

3Cr2W8V（H21）鋼，具有高熱強性、高熱穩(wěn)定性、良好的耐磨性和工藝性能，工作溫度達到650℃。缺點：碳化物偏析嚴重，塑性、韌性、導(dǎo)熱性、抗冷熱疲勞性能和抗溶蝕性能較差。我國20世紀50年代從前蘇聯(lián)引進，使用壽命不長，且合金度高，成本高，目前國外已基本淘汰。我國由于受鋼種和技術(shù)上的限制，目前，仍在大批生產(chǎn)和使用。

4Cr5MoSiV（H11）及4Cr5MoSiV1（H13）鋼高淬透性和淬硬性、高韌性、高熱強性和耐磨性，使用溫度590鋼中碳化物細小分布均勻，抗冷熱疲勞性能和抗溶蝕性能好，冷熱加工性能好。H13鋼（H11鋼的改進型）是目前國內(nèi)熱鐓鍛鋼、冷鐓模套的主要材料，也是通用性強的熱作模具鋼，是代替3Cr2W8V鋼的理想鋼材，壽命可提高2-3倍。

4Cr3Mo3SiV（H10）鋼具有高韌性，高的抗高溫軟化性能和中等水平的抗磨性能?？纱?Cr2W8V鋼制作熱擠壓模。4Cr5W2VSi鋼其熱穩(wěn)定性高于H13、H21鋼，韌性介于H13、H21之間。適當(dāng)高速鐓鍛模，使用壽命比H21鋼高0.5-1倍。

3Cr3Mo3W2V（HM1）鋼具有優(yōu)良的強韌性，較高熱強性、耐磨性、回火穩(wěn)定性，抗冷熱疲勞性能、冷熱加工性能好，工作溫度700℃以上。該鋼通用性強，適合于制作在高溫、高速、高負荷、急冷急熱條件下工作的模具，其性能優(yōu)于4Cr5W2VSi和3Cr2W8V鋼，模具壽命比3Cr2W8V鋼提高標準2—3倍。

5Cr4W5MoV（RM2）鋼工作溫度達700℃，具有較高的回火抗力和熱穩(wěn)定性，高的熱強性，高的高溫硬度和耐磨性，但其韌性和抗熱疲勞性能低于H13鋼。適合于制作有高的高溫強度和抗磨損性能的熱作模具，可代替3Cr2W8V鋼，模具壽命可提高2-4倍。5Cr4Mo3SiMnVAl（012AI）鋼工作溫度達700℃以上，具有較高的熱強性，高溫硬度，抗回火穩(wěn)定性、耐磨性和抗熱疲勞性、韌性和熱加工塑性好，氮化性能好。可替代3Cr2W8V鋼模具壽命可提高3-5倍。

2．部分熱作模具鋼系列已納入部頒標準

4Cr40Mo2WSiV（YB/T210-1976）鋼具有較高的熱穩(wěn)定性、韌性、耐磨性和抗龜裂性，其穩(wěn)定性優(yōu)于4Cr5W2VSi和4Cr5MoSiV1鋼，與3Cr2W8V鋼相近。

3Cr2W8MoV（JB/T6399-1992）鋼是3Cr2W8V鋼的改進型。3Cr3Mo3VNb（HB5137-1980）鋼一種超高強韌性熱作模具鋼，在高于600℃時，比4Cr5MoSiV1、4Cr5W2VSi、3Cr2W8V鋼具有更高的高溫強韌性、熱穩(wěn)定性、熱強性、耐磨性和抗熱疲勞性能，冷熱加工性能好。

3．部分試用熱作模具鋼系列未納入標準

3Cr3Mo3V鋼熱穩(wěn)定性、硬度、耐熱疲勞性能及韌性等適中。

5Cr4Mo3W2V鋼用作熱壓鍛模。

4Cr3Mo2V鋼最高溫度達700℃，適合于熱擠壓模。

4Cr3MoSiV鋼工作溫度達700℃，代號CH75。

3Cr3Mo3W2VRE鋼，在3Cr3Mo3W2V鋼中入0.06%RE,細化晶粒,顯著提高塑性、韌性和壽命。4Cr5MoWVSi鋼熱強性優(yōu)于H13鋼，具有良好的韌性的抗熱疲勞性，代號H12、適合于熱擠壓模、鐓鍛模。

4Cr3Mo2NiVNb（代號HD）鋼，各類熱作模具；4Cr3Mo2NiVNbB（代號HDB）鋼，提高了斷裂韌性和熱疲勞抗力。工作溫度達700℃以上，使用壽命比3Cr2W8V鋼高2-2.5倍。5Cr4W3Mo2VSi和5Cr4W3Mo2VNb鋼，代號50Si、50Nb，基體鋼。適合于熱擠壓模。4Cr5Mo2SiMnV1(代號Y10)和4Cr3Mo3W4VTiNb(代號GR)鋼，新型熱作模具鋼，使用壽命比3Cr2W8V鋼高標準2-6倍，適于制造溫度較高，與工件接觸時間長，易引起熱變形塌陷或熱磨損失效的模具。

6W8Cr4VTi（代號LM1）和6Cr5Mo3W2VSiTi（代號LM2）鋼，具有良好的熱強性，高的等溫強度，高溫硬度，回火穩(wěn)定性和耐磨性好。冷熱模具兼用鋼，模具壽命比3Cr2W8V鋼高幾倍。4Cr3Mo2MnVB（代號ER8）和4Cr3Mo2MnVNbB(代號Y4)鋼，模具壽命是3Cr2W8V鋼的2-4倍，熱擠壓模具鋼。

熱鍛模具的熱處理方法

熱處理：一般模具的熱處理溫度和時間可以參考《熱處理手冊》或《機械工程手冊》。需要注意的是：

（1）熱處理應(yīng)采用合理的工藝減小熱處理變形(一般采用多段加熱工藝，同時防止加熱開裂)，同時考慮所采用的熱處理方式，應(yīng)避免合金元素的蒸發(fā)，在材料淬透性允許的條件下，盡可能采用真空熱處理、氣體淬火技術(shù)，減小熱處理變形，避免熱處理后較大的加工余量，導(dǎo)致表面過熱，影響模具壽命。但對淬硬性較差材料或存在高溫下易揮發(fā)元素的材料，如含高Ni等，宜采用鹽浴熱處理。

（2）推薦采用超飽和滲碳熱處理技術(shù)，即應(yīng)用滲碳技術(shù)，阻止熱處理表面脫碳，同時提高表面的耐磨性，并利用滲碳淬火后，表面形成高壓應(yīng)力，提高模具的疲勞抗力。

（3）模具材料中一般含有較高的Cr,Mo,V,W,Nb等高溫、強碳化物形成元素，從而提高模具的強度、紅硬性等性能，在熱處理回火處理中，具有明顯的二次硬化特性，即在低溫回火和高溫回火形成兩次高硬度。因此根據(jù)模具的實際使用溫度范圍，可以選擇性應(yīng)用回火溫度，但是對于熱鍛模具應(yīng)采用高溫回火工藝，以避免二次回火硬化效應(yīng)導(dǎo)致使用過程中模具性能的降低。

另一方面，也由于模具材料中一般含有較高的Cr,Mo,V,W,Nb等高溫、強碳化物形成元素，具有很強的抗回火性能，因此需要進行多次的回火，避免回火不充分引起早期的失效（斷裂和龜裂），一般要求至少2次高溫回火（更多采用三次回火工藝）。

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