热作模具热处理工艺的参数对性能的影响

1.锤锻模钢的性能及其热处理工艺参数的影响

用于锤锻模的钢种，主要有5CrNiMo、5CrMnMo、5CrNiW、5CrNiTi和5Cr2MnMo、5Cr2NiMoV、5SiMnMoV、5W2CrSiV等牌号。典型钢的淬透深度和在600～700℃时的硬度，硬度与冲击韧度的关系以及回火温度对其硬度的影响，分别如表3-51和图3-54、图3-55所示。

表3-51 典型锤锻模钢的淬透深度和600～700℃时的硬度

图3-54 典型锤锻模钢的硬度与冲击韧度的关系

1—5CrNiW钢 2—5CrNiTi钢 3—5CrNiMo钢 4—5CrMnMo钢

注：所注吨数系指锻锤的吨位。

图3-55 常用锤锻模钢的回火温度对力学性能的影响

a）5CrNiMo钢840℃淬火 b）5CrMnMo钢850℃淬火

图3-55 常用锤锻模钢的回火温度对力学性能的影响（续）

c）5SiMnMoV钢860℃淬火 d）5W2CrSiV钢915℃淬火

试验表明，5Cr2MnMo钢经880℃淬火、620℃回火后硬度为388～354HBW，a_K≥30J/cm²，σ_b为1350MPa，其他性能与5CrNiMo钢相近，但耐高温性能要高些。制作堆焊锻模的寿命与5CrNiMo钢相当。

2.压铸模和热挤压模用钢的性能及其热处理工艺参数的影响

压铸模和热挤压模用钢，最常用的钢种有3Cr2W8V、4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1、4Cr5W2SiV、4Cr5W2SiV1、33Cr3Mo3VNb及6Cr4Mo3Ni2WV钢等。其中，前四个牌号应用得最多。

表3-52和表3-53分别为3Cr2W8V钢淬火回火后保持45HRC时，力学性能及屈强比与淬火温度的关系。从表3-52和表3-53中看出，在低于1100℃时淬火温度对冲击韧度的影响很小（此时晶粒度仍保持9～11级），但加热到1150℃时，冲击韧度大幅度降低，但高温强度无明显变化。这表明，高温淬火时3Cr2W8钢在承受较大单位压力时，仍可保持模具原有尺寸和形状，却承受不了太大的冲击。

表3-52 回火后硬度保持45HRC时，冲击韧性与淬火温度的关系

表3-53 回火后硬度保持45HRC时，屈强比与淬火温度的关系(www.xing528.com)

图3-56和图3-57所示分别为淬火温度和回火对3Cr2W8V钢硬度影响及回火温度对不同含碳量的3Cr2W6V钢强度的影响。

图3-56 淬火温度和回火对3Cr2W8V钢硬度影响

注：图中注示温度值为相应淬火温度。

图3-57 回火温度对不同含碳量的3Cr2W6V钢强度的影响

实践表明，承受动载荷不大的小模具淬火温度选择1140～1150℃淬火是适宜的；大型模具在动载荷下工作时，选择1100～1125℃淬火较好。

断裂韧性试验表明，3Cr2W8钢高温淬火比低温淬火的好，而且淬火温度对断裂韧性的影响比回火温度的影响更强烈，如表3-54所示。

表3-54 3Cr2W8V钢的断裂韧度

4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1和4Cr5W2SiV以及4SiMnMoV钢等是制作热挤压模的优良材料。图3-58和图3-59所示分别为4Cr5W2SiV和4SiMnMoV钢对硬度及力学性能的影响。

图3-58 4Cr5W2SiV钢硬度与回火温度的关系

注：1080℃淬火。

图3-59 5SiMnMoV钢回火温度对硬度及力学性能的影响

注：860℃淬火。

试验表明，4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1和4Cr5W2SiV钢的抗氧化性、室温下的强度和600℃以下的高温强度均很优良，但温度在600℃以上（特别是650℃开始）高温强度明显降低。显然，在更高温度下使用的热挤压模，应当选择高温性能更好的材料制作，如低碳高速钢及其钢结硬质合金等。