1、模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)第第5 5章章 熱熱作模具材料作模具材料模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)低耐熱高韌性熱作模具鋼2熱作模具材料分類及性能要求1第5章 熱作模具材料高耐熱熱作模具鋼4中耐熱韌性熱作模具鋼3熱作模具材料的選用6特殊用途熱作模具鋼5模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.1 熱作模具材料分類及性能要求 熱作模具材料按用途不同，可分為熱鍛模用鋼、熱擠壓模用鋼、壓鑄模用鋼、熱沖裁模用鋼等；按耐熱性不同可將熱作模具材料分為低耐熱性用鋼、中耐熱性用鋼、高耐熱性用鋼；按合金元素分類可以分為鎢系熱作模具鋼、鉻系熱作模具鋼、鉻鉬系及鉻鎢鉬系熱作模鋼等；

2、特殊要求的熱作模具有時(shí)采用高溫合金和難熔合金制造。模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.1 熱作模具材料分類及性能要求（1）使用性能硬度和強(qiáng)度韌性熱疲勞抗力化學(xué)穩(wěn)定性（2）工藝性能鍛造成型性淬火工藝性切削工藝性模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.2 低耐熱高韌性熱作模具鋼12工藝性能工藝性能幾種典型鋼種介紹幾種典型鋼種介紹模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.2.1 工藝性能（1）退火（2）淬火（3）回火模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.2.2 幾種典型鋼種介紹5.2.2.1 5.2.2.1 5CrNiMo5CrNiMo鋼鋼（1）力學(xué)性能 5CrN

3、iMo鋼是傳統(tǒng)的熱鍛模鋼，從20世紀(jì)30年代應(yīng)用至今。它具有良好的韌性和淬透性，對(duì)尺寸效應(yīng)不敏感。5CrNiMo鋼在400以下工作可以保持較高的強(qiáng)度，高于400時(shí)強(qiáng)度急劇下降，如溫度升高到550時(shí)，屈服點(diǎn)與室溫比較下降將近一半。模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.2.2 幾種典型鋼種介紹（2）工藝性能鍛造工藝退火工藝淬火、回火工藝模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.2.2 幾種典型鋼種介紹模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.2.2 幾種典型鋼種介紹（3）應(yīng)用范圍 5CrNiMo鋼是目前國(guó)內(nèi)用量較大的鍛模用鋼。大、中、小型模塊，深、淺型槽的模塊均可用5CrNi

4、Mo鋼，通用性強(qiáng)。模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.2.2 幾種典型鋼種介紹5.2.2.2 5CrMnMo5.2.2.2 5CrMnMo鋼鋼（1）力學(xué)性能模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.2.2 幾種典型鋼種介紹（2）工藝性能 鍛造工藝 退火工 藝 淬火、回火工藝模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.2.2 幾種典型鋼種介紹（3）應(yīng)用范圍 與5CrNiMo鋼相比，5CrMnMo鋼的淬透性及韌性較低，只適于制造要求較高強(qiáng)度和耐磨性的模具。而韌性要求不甚高的3T錘以下的淺型槽中小型錘鍛模以及部分壓力機(jī)模塊，也可用于工作溫度低于500的其他小型熱作模具。模具材料

5、及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.2.2 幾種典型鋼種介紹5.2.2.3 4CrMnSiMoV5.2.2.3 4CrMnSiMoV鋼鋼（1）力學(xué)性能模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.2.2 幾種典型鋼種介紹（2）工藝性能鍛造工藝退火工藝淬火、回火工藝模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.2.2 幾種典型鋼種介紹（3）應(yīng)用范圍 4CrMnSiMoV適用于大中型鍛模，也可用于中、小型鍛模，壽命比5CrNiMo模具高。模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.2.2 幾種典型鋼種介紹5.2.2.4 5NiCrMoV5.2.2.4 5NiCrMoV鋼和鋼和5Cr2N

6、iMoV5Cr2NiMoV鋼鋼模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.2.2 幾種典型鋼種介紹5.2.2.5 5.2.2.5 5Cr2NiMoVSi5Cr2NiMoVSi和和45Cr2NiMoVSi45Cr2NiMoVSi鋼鋼主要性能特點(diǎn)鍛造工藝退火工藝淬火和回火工藝實(shí)際應(yīng)用模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.3 中耐熱韌性熱作模具鋼12工藝性能工藝性能幾種典型鋼種介紹幾種典型鋼種介紹模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.3.1 工藝性能（1）退火模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.3.1 工藝性能（2）淬火模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)

7、5.3.1 工藝性能（3）回火工藝模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.3.2 幾種典型鋼種介紹5.3.2.1 4Cr5MoSiV5.3.2.1 4Cr5MoSiV鋼鋼（1）力學(xué)性能 與5CrNiMo鋼相比，H11鋼的熱強(qiáng)性和耐磨性都較高，而韌性相似，淬透性較好，是制作鍛模的好材料。由于韌性較高，甚至在淬火狀態(tài)也還有一定的韌性，抗熱疲勞性能特別好，因此用它制作高速錘鍛模是非常理想的，有時(shí)也用于制作壓鑄模、擠壓模等。模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.3.2 幾種典型鋼種介紹（2）工藝性能鍛造工藝退火工藝淬火、回火工藝模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.3.2

8、幾種典型鋼種介紹（3）應(yīng)用范圍 廣泛應(yīng)用于鋁型材擠壓模，汽車、拖拉機(jī)、五金工具等行業(yè)的機(jī)鍛模，軸承行業(yè)擠壓模及碾壓錕、壓鑄模等方面。模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.3.2 幾種典型鋼種介紹5.3.2.2 4Cr5MoSiV15.3.2.2 4Cr5MoSiV1鋼鋼（1）力學(xué)性能 H13鋼具有較高的韌性和耐冷熱疲勞性能，不容易產(chǎn)生熱疲勞裂紋，即使出現(xiàn)熱疲勞裂紋也細(xì)而短，不容易擴(kuò)展。H13鋼同時(shí)具有較高的熱強(qiáng)性，是一種強(qiáng)韌兼?zhèn)涞馁|(zhì)優(yōu)價(jià)廉鋼種，既可用作熱鍛模材料，也可用作模腔溫升低于600的壓鑄模材料。模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.3.2 幾種典型鋼種介紹（2）工藝

9、性能鍛造工藝退火工藝淬火、回火工藝模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.3.2 幾種典型鋼種介紹5.3.2.3 4Cr3Mo2NiVNbB5.3.2.3 4Cr3Mo2NiVNbB鋼鋼（1）力學(xué)性能模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.3.2 幾種典型鋼種介紹（2）工藝性能鍛造工藝退火工藝淬火、回火工藝模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.3.2 幾種典型鋼種介紹（3）工藝性能 HD鋼用于鋼質(zhì)藥筒熱擠壓凸模、銅合金管材擠壓模和穿孔針，熱擠壓軸承環(huán)凸模與凹模、氣門擠壓底模等模具，使用壽命均比3Cr2W8V鋼制模具高。模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4

10、 高耐熱熱作模具鋼12類型與牌號(hào)類型與牌號(hào)工藝性能工藝性能3幾種典型鋼種介紹幾種典型鋼種介紹模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.1 類型與牌號(hào) 高耐熱熱作模具鋼常用鋼號(hào)有3Cr2W8V、5Cr4Mo2W2SiV、5Cr4W5Mo2V、4Cr3Mo3W2V等。它們普遍含有8%10%以上的合金元素，雖然這些鋼中的含碳量不高，但由于加入較多的合金元素，使鋼接近共析或共析成分。模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.2 工藝性能（1）退火模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.2 工藝性能（2）淬火模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.2 工藝性能

11、（3）回火模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.3 幾種典型鋼種介紹5.4.3.1 3Cr2W8V5.4.3.1 3Cr2W8V鋼鋼（1）力學(xué)性能 3Cr2W8V鋼的主要元素含量正好是W18Cr4V高速鋼的一半，因此又稱半高速鋼。因含有較多的W、Cr、V元素，因而淬透性、回火穩(wěn)定性、熱強(qiáng)性都較高。室溫力學(xué)性能高溫力學(xué)性能模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.3 幾種典型鋼種介紹（2）工藝性能鍛造工藝性退火工藝淬火、回火工藝模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.3 幾種典型鋼種介紹（3）應(yīng)用高淬高回工藝控制淬硬層淬火工藝貝氏體等溫淬火工藝模具材料及表面工

12、程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.3 幾種典型鋼種介紹5.4.3.2 5Cr4W5Mo2V5.4.3.2 5Cr4W5Mo2V鋼鋼（1）力學(xué)性能 RM-2鋼具有較高的回火抗力和熱穩(wěn)定性，在硬度50HRC時(shí)的熱穩(wěn)定性可達(dá)700，耐磨性能也好。適于制作小截面熱擠模、高速鍛模和輥鍛模具。模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.3 幾種典型鋼種介紹（2）工藝性能鍛造工藝退火工藝淬火、回火工藝模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.3 幾種典型鋼種介紹（3）應(yīng)用 與3Cr2W8V鋼相比，5Cr4W5Mo2V鋼具有較高的熱強(qiáng)性、耐磨性及熱穩(wěn)定性，適于制作小型精鍛模、平鍛模、壓印凸

13、模、熱擠壓凸模及熱切底模、熱切邊模、輥鍛模等。其使用壽命比3Cr2W8V鋼普遍提高23倍，個(gè)別模具可提高1020倍。模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.3 幾種典型鋼種介紹5.4.3.3 5Cr4Mo3SiMnVAl5.4.3.3 5Cr4Mo3SiMnVAl鋼鋼（1）力學(xué)性能模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.3 幾種典型鋼種介紹（2）工藝性能模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.3 幾種典型鋼種介紹（3）冷作模具鋼的應(yīng)用范圍 5Cr4Mo3SiMnVAl鋼的抗彎強(qiáng)度及撓度均高于W18Cr4V。用012Al代替高速鋼制作冷鐓模、中厚鋼板凸模、搓絲

14、板、內(nèi)六角凸模、切邊模，很少出現(xiàn)折斷現(xiàn)象，其壽命比Cr12MoV鋼大幅度提高。 同時(shí)由于012Al鋼有優(yōu)良的高溫力學(xué)性能及熱疲勞性能，因此，用012Al鋼制作的熱作模具，熱疲勞性能也比3Cr2W8V鋼制模具有更長(zhǎng)的使用壽命。模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.3 幾種典型鋼種介紹5.4.3.4 6Cr4Mo3Ni2WV5.4.3.4 6Cr4Mo3Ni2WV鋼鋼（1）力學(xué)性能 由于鋼中含有2%的Ni元素，使基體的強(qiáng)度和韌性提高。CG-2鋼的室溫及高溫強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性均高于3Cr2W8V鋼，但塑性及高溫沖擊韌度稍低于3Cr2W8V鋼。模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.

15、4.3 幾種典型鋼種介紹（2）工藝性能鍛造工藝退火工藝淬火、回火工藝模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.3 幾種典型鋼種介紹（3）應(yīng)用范圍 用CG-2鋼制作軸承套圈熱擠壓凸模和凹模，1130油淬及630、600回火，硬度5053HRC，凸模壽命為3Cr2W8V鋼凸模的23倍；制作底板，使用壽命為3Cr2W8V鋼底板的36倍；制作熱擠壓凸模，壽命提高近1倍。CG-2鋼還可用于制作標(biāo)準(zhǔn)件及軸承滾子冷鐓模、縫紉機(jī)零件冷鐓模等。模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.3 幾種典型鋼種介紹5.4.3.5 4Cr3Mo3W4VNb5.4.3.5 4Cr3Mo3W4VNb鋼鋼（1

16、）力學(xué)性能模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.3 幾種典型鋼種介紹（2）工藝性能鍛造工藝退火工藝淬火、回火工藝模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.3 幾種典型鋼種介紹（3）實(shí)際應(yīng)用 GR鋼成功地應(yīng)用在齒輪高速鍛造、精密鍛造、軸承套圈熱擠壓、自行車零件及螺母熱鐓模、小型機(jī)鍛模等方面效果顯著，與3Cr2W8V鋼對(duì)比，各類模具使用壽命均有大幅度提高，從數(shù)倍至數(shù)十倍。模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.3 幾種典型鋼種介紹5.4.3.6 4Cr5Mo2MnVSi5.4.3.6 4Cr5Mo2MnVSi和和4Cr3Mo2MnVNbB4Cr3Mo2MnVNb

17、B鋼鋼 y10及y4分別是為鋁合金及銅合金壓鑄而研制的新型熱作模具鋼。 y10及y4鋼在力學(xué)性能上，尤其是冷熱疲勞抗力和裂紋擴(kuò)展阻力方面明顯優(yōu)于3Cr2W8V鋼，是比較理想的鋁、銅合金壓鑄模材料。用于壓鑄模具，可使模具壽命普遍提高110倍。兩種鋼在熱擠壓模、熱鍛模方面的應(yīng)用也取得明顯成效。模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.3 幾種典型鋼種介紹5.4.3.7 3Cr3Mo3VNb5.4.3.7 3Cr3Mo3VNb鋼鋼（1）力學(xué)性能 HM3鋼具有高的高溫強(qiáng)度。當(dāng)試驗(yàn)溫度低于600時(shí),HM3鋼的強(qiáng)度低于4Cr5W2VSi鋼，而當(dāng)溫度高于600時(shí)，HM3鋼的強(qiáng)度卻高于4Cr5W2V

18、Si鋼。模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.3 幾種典型鋼種介紹（2）工藝性能鍛造工藝退火工藝淬火、回火工藝模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.3 幾種典型鋼種介紹（3）應(yīng)用 用HM3鋼代替3Cr2W8V、5CrNiMo、4Cr5W2VSi制作模具，可使模具壽命提高210倍，并有效地克服了模具因熱磨損、熱疲勞、熱裂等引起的失效。在熱鍛成型凹模、連桿輥鍛模、熱擠壓凹模、高強(qiáng)鋼精鍛模、小型機(jī)鍛模、鋁合金壓鑄模等方面的應(yīng)用取得了良好效果。模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.3 幾種典型鋼種介紹5.4.3.8 2Cr3Mo2NiVSi5.4.3.8 2Cr3Mo2NiVSi鋼鋼（1）力學(xué)性能模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.3 幾種典型鋼種介紹（2）工藝性能鍛造工藝退火工藝淬火、回火工藝模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.4.3 幾種典型鋼種介紹（3）實(shí)際應(yīng)用 PH鋼適用于在500600范圍內(nèi)使用的熱鍛模具。用PH鋼制作常嚙合齒輪模和連桿模等，模具使用壽命比H11鋼提高1倍。模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.5 特殊用途熱作模具鋼12奧氏體耐熱鋼奧氏體耐熱鋼高溫耐蝕熱作模具鋼高溫耐蝕熱作模具鋼模具材料及表面工程技術(shù)模具材料及表面工程技術(shù)5.5.1 奧氏體耐熱鋼（1）高錳系奧氏體熱作模具鋼力