热挤压、热镦锻及精锻模

出处：按学科分类—工业技术 轻工业出版社《工模具材料应用手册》第346页（1903字）

热挤压等模具过去常用热模钢3Cr2W8V来制造。为适应热挤压、热镦锻、精密锻造以及锻压机，高速锤上模具的需要，除3Cr2W8V外，我国在标准中引进和推荐了4Cr5W2VSi、4Cr5MoVSi、4Cr5MoVlSi、4Cr4Mo2WVSi等国外通用或综合性能较好的热模钢号，并自行研制了5Cr4W5Mo2V基体型热模钢。此外在标准中还保留了低合金钢4SiCrV和8Cr₃，主要用于轻负荷的热镦模和热挤模。

3Cr2W8V过去常用来做热挤压模和热剪切刀，其化学成分与高速钢近似，只是含碳量较低。由于3Cr2W8V含钨量高，使钢具有高的热稳定性和耐磨性，但继续提高含钨量将会降低钢的韧性和耐热疲劳性能。减少3Cr2W8V中的含碳量也是为增加钢的韧性和塑性。钢中加入铬能获得足够的淬透性，并使模具有较好的抗氧化和抗蚀性能。加入少量的钒还可进一步改善钢的耐磨性。虽然3Cr2W8V具有一定的综合机械性能，过去应用较广，但其耐热疲劳性和导热性较差，在使用中，模具易于变形，产生磨损以至因热疲劳而失效。

新标准中引进的4Cr5W2VSi(仿苏ЭИ958)、4Cr5MoVSi(仿美H11)、4Cr5MoV1Si(仿美H13)，含铬量均为5%，并加入了其他元素(钨、钼、钒、硅)。由于含铬量高，因而有较高的淬透性，尺寸较大的模具淬火时也可以空冷，均属空冷硬化热作模具钢。这类钢经淬火和高温回火后，部分铬存在于析出的碳化物中，部分铬存在于基体中，再加其他元素作用的的结果，使钢既具有很高的强度，又具有高的韧性。其室温机械性能列于表127。此外铬和硅还可以提高钢的抗氧化性和耐热疲劳性，钨和钒可以提高钢的耐磨性和热稳定性，以钼代钨不但可以增加淬透性，而且也可以增加韧性，提高耐热疲劳强度。4Cr5MoVSi和4Cr5MoV1Si的室温和高温疲劳强度见表128。这类钢性能良好，在国外已广泛用于制造铜及钢的热挤压模、高速锤锻模及冲头，也用于热锻模。国内试用来制造高速锻造齿轮、叶片的模具和用做中小型热锻模，都收到较好效果。除5%Cr型钢外，在引进钢号中还有4Cr4Mo2WVSi(仿苏ДИ22)已被列入YB／Z10－76推荐试用，它是苏联在ЭИ958基础上通过适当减铬加钼而发展起来的热模钢新品种，由于添加了2%的钼，在韧性与ЭИ958大致相同的情况下，具有较高的高温强度和较好的耐热疲劳性，其综合机械性能(见表129)优于4Cr5W2VSi，可用于代替含5%Cr型热模钢制做精锻模和热挤模。

表127 5%Cr型热作模具钢的室温机械性能

注(1)4Cr5MoVlSi的α_k值为夏氏V形冲击试样，其余为梅氏冲击试样。

表128 4Cr5MoVSi和4Cr5MoVlSi的室温和高温疲劳强度

注：循环次数大于10⁷次。

表129 4Cr4Mo2WVSi钢的高温机械性能

(1070℃淬火，620℃回火1小时，680℃回火1小时)

YB／Z10－76中的5Cr4W5Mo2V(代号RM2)是我国自己研制的基体型热模钢，与3Cr2W8V相比具有较高的高温硬度和热稳定性，经试验用来热挤压轴承套圈制造凸模，使用寿命较3Cr2W8V可提高2～3倍。由于5Cr4W5Mo2V含钨量较高，为保证碳化物分布均匀，需对模具毛坯认真进行改锻。如通过电渣重熔，使钢料晶粒细化，减小偏析，提高纯净度和减少各向异性，其凸模使用寿命又可提高将近一倍，具有明显经济效果。因此，5Cr4W5Mo2V可在工作条件较为恶劣的热挤压和压力机精锻齿轮模具等方面推广使用。

对于轻负荷下的热挤压和热镦锻模具可以选用标准中的低合金钢4SiCrV或8Cr3。硅铬钢4SiCrV虽然热稳定性低于以上钢种，但仍有较高的强度和一定的耐热疲劳性能，在受热不大时，可用于挤压碳素钢及低合金钢。8Cr3钢含铬量较多，具有较好的淬透性。其热稳定性不高，但在400～500℃范围内有较高的耐磨性，因此多用于制造受冲击负荷不大，受热温度不高，但要求耐磨的较大型的模具(如压弯模、切边模等)及热镦锻模。