热挤压模主要承受压缩力和弯曲应力，脱 模时还承受一定的拉应力，但冲击力不大。模具 与炽热金属接触时间比锤锻模长，使其受热温度 比锤锻模温度更高，尤其是挤压钢件和难熔金属 时，工作温度高达600-800℃。挤压过程中模具表 面与坯料之间的摩擦较大。
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第三节 热作模具钢
2、热挤压模 （2）失效形式
热挤压模的主要失效形式是模腔过量塑性 变形、开裂、冷热疲劳、热磨损及表面氧化腐蚀。
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第三节 热作模具钢
1、低耐热高韧性钢 常用钢种有：5CrNiMo、5CrMnMo、
4CrMnSiMoV、5Cr2NiMoVSi等。 成分特点：碳含量在0.4％-0.6％之间。为提高淬透 性和热强性，加入合金元素Cr、Ni、Mn、Si、Mo、 V。 属亚共析钢或接近共析钢。 性能特点：淬透性高；有一定回火稳定性和高温强 度，可在500-600 ℃以下抗热使用，但相对其它热 模钢，其耐热性较低；冲击韧度高、疲劳强度高， 属高韧性钢。主要用于锤锻模。
第三节 热作模具钢 热作模具主要用于热变形加工和压力铸造的模 具。其工作特点是在再结晶温度以上使金属材料 产生一定的塑性变形，或者使高温的液态金属铸 造成形，从而获得各种所需形状的零件或精密毛 坯。
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第三节 热作模具钢
一、热作模具的分类:
根据加工形式，热作模具可分为热冲切模 （热切边模、热切料模）、热变形模（锤锻模、 高速锤锻模、压力机锻模、热挤压模）和压铸模 （铝合金压铸模、铜合金压铸模、黑色金属压铸 模等）。
性能特点：耐热性好，即有较高的高温强度和高 温硬度，可在600-700 ℃高温下使用。具有高耐 磨性。但塑性韧性、抗冷热疲劳性能显著低于 5%Cr的热模钢。淬透性好，小于150mm的模具 空冷也能淬透，硬度高达55-62HRC，具有强烈 的二次硬化、抗回火软化能力强、抗疲劳性好。
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第三节 热作模具钢
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第三节 热作模具钢
（2）淬火回火工艺及组织： 淬火温度为1010-1060 ℃ ，淬火后硬度为50-
59HRC。由于Cr含量高，该钢种淬透性高，可采 用空冷淬火。尺寸大于100 mm的模具可采用油 冷淬火。淬火组织为细晶马氏体+过剩碳化物 （MoC、VC）+残余奥氏体。
回火温度根据硬度要求而定，在540-650 ℃之 间。硬度要求高，回火温度需低一些；硬度要求 低，韧性要求高，回火温度可高一些。5%Cr热 作模具钢通常的使用硬度为44-50HRC。在剧烈 冲击和重负载荷下可采用40-44HRC。
化钢）。 与5CrNiMo相比，韧性大致相当，而硬度、热硬
性、耐磨性提高，综合性能好。在所有热作模具钢 中，这类钢具有最高的疲劳强度。
主要用于压力机锻模、高速锻模和压铸模。
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第三节 热作模具钢
中耐热韧性钢组织及工艺特点： （1）退火工艺及组织
该钢种退火温度为1000-1070 ℃ ，退火组织为 珠光体+未溶碳化物（6%-12%），主要为 M23C6（Cr23C6）和M6C（Fe3Mo3C）。Mo影 响M6C型碳化物含量，对耐热性有影响。V影响 MC型碳化物含量，对耐磨性有影响。退火后硬 度为207-229HBS，切削加工性能好。
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第三节 热作模具钢
四、热作模具钢的特点： 1）热作模具大多用合金工具钢制造，少数用高 温合金和硬质合金。一般不用碳素工具钢（淬透 性低、热疲劳抗力差、脆性大、易崩裂）。 2）为了保证钢的韧性和热疲劳抗力，碳化物量 不能太多，热作模具钢中的碳含量一般在0.3％-0.6 ％之间，属亚共析钢。 3）热作模具钢中的常用合金元素为Cr、W、 Mn、Mo、V、Ni、Si等元素，其中，Cr、Mn、 Si、Mo可提高淬透性；W、Mo、V可增加抗热性 和耐磨性，Cr、 Mn、 Si可获得好的抗氧化性。
5CrNiMo钢的临界温度：AC1为730 ℃ ；AC3 为780 ℃ ；Ms 为230 ℃ 。
锻造工艺：锻坯加热温度为1100-1150 ℃ ，始 锻温度为1050-1100 ℃ ，终锻温度为800-880 ℃ ， 砂冷或坑冷。交替进行拔长和镦粗2-3次以上。
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第三节 热作模具钢 退火工艺：采用完全退火或等温退火，退火工 艺曲线如图所示。退火组织为片状或粒状珠光体+ 少量碳化物：主要为（Fe,M)3C，也有少量M23C6, 要求： 1) 抗热性好（高温强度、热稳定性）； 2) 抗冷热疲劳性； 3) 高的强度和良好的韧性； 4) 淬透性大； 5) 耐磨性好。 其中，不同的模具又有各自突出的性能要求： 1）锤锻模突出要求高韧性； 2）高速锤锻模要求高的强韧性； 3）压力机锻模和热挤压模要求有高的高温强度； 4）热冲切模要求耐磨性和热硬性高； 5）压铸模要求高的冷热疲劳抗力和热强性。
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第三节 热作模具钢 3、高耐热性钢
典型钢种主要有：3Cr2W8V、4Cr3Mo3W2V， 5Cr4Mo2W2VSi， 5Cr4W5Mo2V。
成分特点：碳含量在0.3％-0.5％之间，合金元素含 量在8%-10%，属共析钢或过共析钢。主要有Cr、 W、Mo、V 、Si。
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第三节 热作模具钢
3、高耐热性钢
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第三节 热作模具钢
模具温度对组织性能的影响： 1）模具温度低于回火温度：组织、性能变化不 大； 2）模具温度高于回火温度，但低于AC1（图512，5-13，5-14）：强度、硬度降低，塑性、韧 性增加。 3）模具温度高于AC1：形成马氏体组织，脆性 增加。 4）热应力循环，产生疲劳裂纹。
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第三节 热作模具钢 三、各类热作模具的工作条件和性能要求
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第三节 热作模具钢
不同牌号低耐热高韧性模具钢的性能特点： 1) 5CrNiMo 和5CrMnMo ：由于碳化物形成元素含 量低，碳化物主要为M3C型，阻止奥氏体长大的能 力较差，耐热性低，热稳定性较差，热强性不高。
5CrNiMo相对有良好的韧性和淬透性，主要用于 制造各种类型的大、中型锤锻模。
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第三节 热作模具钢
不同牌号低耐热高韧性模具钢的性能特点： 3）4CrMnSiMoV含有Mo、V，提高了抗回火能力 和高温硬度。具有较高的强度、耐磨性和冲击韧度， 其高温性能、热疲劳抗力和淬透性均优于5CrNiMo 钢。可用于制造压力机锻模生产汽车用连杆、前梁 和齿轮。
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第三节 热作模具钢 该类型模具钢的加工工艺：以5CrNiMo为例
5CrMnMo是考虑我国的资源状况，为了节约镍 而研制的，相对来讲，5CrMnMo的韧性、淬透性、 耐热疲劳性均比5CrNiMo差一点，但硬度、耐磨性 高一些，主要用于制造各种类型的中小型锤锻模。
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第三节 热作模具钢
不同牌号低耐热高韧性模具钢的性能特点： 2）5Cr2NiMoVSi在5CrNiMo的基础上添加了合金 元素V、Si，适当增加了Cr的含量，与5CrNiMo钢 相比，其高温强度、淬透性及热稳定性温度均得到 了提高。600℃以上高温强度比5CrNiMo高一倍。稳 定性温度提高了150-170℃。500mm×500mm 截面 的锻模，其心部硬度较5CrNiMo高13HRC。主要用 于制造大型重负荷锤锻模和较小压力机锻模。
分锤锻模、高速锤锻模、压力机锻模、热挤压 模、热冲切模和压铸模介绍。
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第三节 热作模具钢
1、锤锻模 高温下通过冲击加压、强迫金属成形的工具。
（1）工作条件 ➢ 承受很大的压应力和冲击载荷，且冲击频率很高； ➢ 模具型腔表面受到炽热金属的不断加热，可使模 具升温到300-400℃，局部温度达到500-600 ℃ 。 ➢ 锻完一个零件毛坯之后，必须用水或油冷却模 具，从而对模具产生急冷急热的作用。 ➢ 坯料对模具型腔还产生强烈的摩擦。
毛坯相摩擦，同时受到一定的冲击载荷。 此外，刃口还受热而升温。 （2）主要失效形式：刃口磨损、崩刃、卷边等。 （3）性能要求 1）具有高的耐磨性，高的硬度及热硬性； 2）为避免崩刃，应具有一定的强韧性。
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第三节 热作模具钢
4、压铸模 在高压下使液态金属成型的一种模具。
（1）工作条件 压铸模工作时与高温的液态金属接触，不仅
根据加工材料，热作模具可分为金属模具 （黑色金属、有色金属）、非金属模具（玻璃模 具、塑料模具）等。
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第三节 热作模具钢
二、热作模具的工作条件 主要考虑受热情况： 1）受热时间：锤锻、挤压； 2）被加工材料：黑色金属、有色金属。 3）润滑、冷却
热量来源：高温金属的热传递、摩擦生热、变 形热、模具预热。
主要为5%铬的铬型热作模具钢。含有较多的Cr、 Mo、W、V等碳化物形成元素，中等耐热性，可 在600-650℃使用。
成分特点：碳含量在0.3％-0.4％之间，合金元素 主要有Cr（5%)、Mo、W、V等碳化物元素。Cr、 Mo 、 Si提高钢的淬透性，V提高抗过热敏感性。
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第三节 热作模具钢
中耐热韧性钢性能特点： 淬透性高，Φ100mm 工件可空冷淬透（空冷硬
高耐热韧性钢组织及工艺特点： （1）退火工艺及组织
该钢种退火温度为840-880 ℃ ，退火组织为 细颗粒珠光体+少量一次共晶碳化物。碳化物 总的质量分数为10%-13%，主要为M6C型。 含V高时，主要为MC型碳化物。退火硬度为 207-255HBS，切削加工性稍差。
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第三节 热作模具钢
典型钢种的性能特点及应用： 4Cr5MoSiV 和4Cr5MoSiV1有较高的韧性和塑性， 4Cr5W2SiV和4Cr4MoWSiV有较高的强度和硬度。 4Cr5MoSiV1 比4Cr5W2SiV的耐热性好， 4Cr4MoWSiV耐热性最好。 中耐热韧性钢主要用于热变形用模具（压力机锻模、 高速锻模）和压铸模。 4Cr5MoSiV 和4Cr5MoSiV1韧性好，适用于高速 锤锻模， 4Cr4MoWSiV强度硬度高，适用于塑性 变形抗力大的热变形模、高速锤锻模以及压铸模。
（3）性能要求 热挤压模的尺寸一般比锤锻模小。因此，