1、3.3.1 1 熱作模具的工作條件與性能要求熱作模具的工作條件與性能要求 3. 3.1.1 1.1 熱作模具的工作條件熱作模具的工作條件 3. 3.1.2 1.2 熱作模具的性能要求熱作模具的性能要求3.3.2 2 熱作模具材料的選用熱作模具材料的選用 3. 3.2.1 2.1 鍛壓模具用鋼的選用鍛壓模具用鋼的選用 3. 3.2.2 2.2 熱擠壓模具用鋼的選用熱擠壓模具用鋼的選用 3. 3.2.3 2.3 壓鑄模具用鋼的選用壓鑄模具用鋼的選用3.3.3 3 熱作模具的制造工藝路線熱作模具的制造工藝路線3.3.4 4 熱作模具的熱處理熱作模具的熱處理 3. 3.4.1 4.1 退火退火 3.

2、3.4.2 4.2 淬火淬火 3. 3.4.3 4.3 回火回火3.3.5 5 熱作模具熱處理實例熱作模具熱處理實例 3. 3.5.1 5.1 錘鍛模具熱處理錘鍛模具熱處理 3. 3.5.2 5.2 鉻系熱作模具鋼熱處理鉻系熱作模具鋼熱處理第第3 3章章 熱作模具鋼及其熱處理熱作模具鋼及其熱處理目錄3.1 3.1 熱作模具的工作條件與性能要求熱作模具的工作條件與性能要求 3.1.1 3.1.1 熱作模具的工作條件熱作模具的工作條件 1.什么是熱作模具？熱作模按用途分為哪幾種類型？ 熱作模具是將加熱到再結晶溫度以上的固態或液態金屬壓制成型的工具，包括熱鍛模具、熱擠壓模和壓鑄模三類。熱作模具工作條

3、件的主要特點是與熱態金屬相接觸，這是與冷作模具工作條件的主要區別。2.熱作模具的工作條件如何？ 3.1 3.1 熱作模具的工作條件與性能要求熱作模具的工作條件與性能要求 3.1.1 3.1.1 熱作模具的工作條件熱作模具的工作條件 2.熱作模具的工作條件如何？ (1) 型腔表層工作溫度高。擠壓GCr15軸承套圈，鋼坯加熱至10501100，擠壓力為20002500 MPa，凹、凸模的瞬時溫度高達600650，甚至超過700。盡管熱鍛模具不同，型腔表層金屬受熱溫度也不相同，但是最低也有幾百攝氏度;熱擠壓模具與壓鑄模具型腔表層溫度更高。錘鍛模：錘鍛模：300400熱擠壓模：熱擠壓模：500 800

4、壓鑄模：壓鑄模：ADC12鋁硅合金澆注溫度鋁硅合金澆注溫度640 700 （模具預熱（模具預熱160-270 ） 壓鑄黑色金屬時可達壓鑄黑色金屬時可達1000以上以上這樣高的使用溫度會使模腔表面硬度和強度顯著降低，為此.對熱模具鋼的基本使用性能要求是熱塑變抗力高，包括高溫硬度和高溫強度、高的熱塑變抗力，實際上反映了鋼的高回火穩定性。由此便可以找到熱模具鋼合金化的第一種途徑，即加入Cr、W、Si.等合金元素可以提高鋼的回火穩定性。3.1 3.1 熱作模具的工作條件與性能要求熱作模具的工作條件與性能要求 3.1.1 3.1.1 熱作模具的工作條件熱作模具的工作條件 2.熱作模具的工作條件如何？ (

5、1) 型腔表層工作溫度高。 (2) 反復被加熱和冷卻，易產生熱疲勞。 為避免熱擠壓模急劇升溫被軟化，熱擠壓時噴水基乳化液冷卻，急冷急熱，產生較大的疲勞應力。 熱作模具的工作特點是具有間歇性。每次使熱態金屬成型后都要用冷卻介質冷卻型腔的表面。因此，熱作模具的工作狀態是反復受熱和冷卻，從而使型腔表層金屬產生反復的熱脹冷縮，即反復承受拉壓應力作用。其結果是引起型腔表面出現裂紋，稱為熱疲勞現象。 3.1 3.1 熱作模具的工作條件與性能要求熱作模具的工作條件與性能要求 3.1.1 3.1.1 熱作模具的工作條件熱作模具的工作條件 2.熱作模具的工作條件如何？ (1) 型腔表層工作溫度高。 (2) 反復

6、被加熱和冷卻，易產生熱疲勞。 (3) 工作應力高，沖擊載荷大。錘鍛模受強烈的沖擊載荷和工作應力。壓力機鍛模是在高溫、高的壓力負荷下服役的。 3.1 3.1 熱作模具的工作條件與性能要求熱作模具的工作條件與性能要求 3.1.1 3.1.1 熱作模具的工作條件熱作模具的工作條件 1.什么是熱作模具？熱作模按用途分為哪幾種類型？ 2.熱作模具的工作條件如何？ (1) 型腔表層工作溫度高。 (2) 反復被加熱和冷卻，易產生熱疲勞。 (3) 工作應力高，沖擊載荷大。 (4) 承受劇烈的摩擦磨損。被變形的熱態金屬在模具型腔內或模具表面的塑性流動，使熱作模具承受著劇烈的摩擦。熔融的液態金屬在模具型腔內快速流

7、動，模具型腔表面承受著熾熱液態金屬的沖刷、摩擦。 3.1 3.1 熱作模具的工作條件與性能要求熱作模具的工作條件與性能要求 3.1.1 3.1.1 熱作模具的工作條件熱作模具的工作條件 1.什么是熱作模具？熱作模按用途分為哪幾種類型？ 2.熱作模具的工作條件如何？3.熱作模具的主要失效形式有哪些？ (1)變形失效變形失效 變形失效是指熱作模具頻繁與高溫毛坯工件接觸使用后出現軟化，因發生塑性變形超差而引起的失效。對于黑色金屬成形，當模具表面軟化后硬度低于30HRC時容易發生變形而堆塌。工作載荷大、工作溫度高的熱擠壓模具和鍛壓模具的凸起部位易產生這類失效。 (2)熱疲勞失效熱疲勞失效 熱疲勞失效是

8、指熱作模具在工作過程中因周而復始地反復被加熱和冷卻，使模具表面產生網狀裂紋而引起的失效。在工作過程中工作溫差大，反復被快速加熱又被快速冷卻的壓鑄模具、鍛壓模具等易產生熱疲勞裂紋。熱疲勞裂紋屬于表面裂紋，一般較淺，在應力作用下向內部擴展，最終導致模具產生斷裂失效。 (3)斷裂失效斷裂失效 斷裂失效是指材料本身承載能力不足以抵抗工作載荷而出現失穩態下的材料開裂，包括脆性斷裂、韌性斷裂，疲勞斷裂和腐蝕斷裂。熱作模具斷裂(特別是早期斷裂)，與工作載荷過大、選材和材料處理不當及應力集中等有關。擠壓沖頭及模具凸起部位根部易出現斷裂失效。 (4)熱磨損失效熱磨損失效 熱磨損失效是指模具工作部位與被加工材料之

9、間相對運動產生摩擦損耗，而引起的模具尺寸超差和表面損傷失效。模具工作溫度、材料的硬度、合金元素及潤滑條件等都影響模具磨損。相對運動劇烈和凸起部位的模具，如熱擠壓沖頭等易產生磨損失效。 鍛鍛造造3.1 3.1 熱作模具的工作條件與性能要求熱作模具的工作條件與性能要求 3.1.1 熱作模具的工作條件熱作模具的工作條件 3.熱作模具的主要失效形式有哪些？ (1)變形失效原因：高溫硬度低 (2)熱疲勞失效原因：耐熱疲勞性不足 (3)斷裂失效原因：高溫強度和韌性低 (4)熱磨損失效原因：耐磨性差 3.1.1 熱作模具的性能要求熱作模具的性能要求 3.1.1.1熱作模具的使用性能要求熱作模具的使用性能要求

10、 4.對熱作模具的使用性能要求有哪些？ (1)較高的高溫硬度 (2)優良的耐熱疲勞性能 (3)較高的高溫強度和韌性 (4)良好的耐磨性 5.對熱作模具的工藝性能要求有哪些？ （1）優良的加工性能）優良的加工性能 切削加工性能 鍛壓加工性能 （2）較高的淬透性和淬硬性）較高的淬透性和淬硬性 未淬透部分的屈服點和韌性會顯著降低，影響模具壽命。 （3）較小熱處理變形傾向）較小熱處理變形傾向 為保證模具質量，要求熱處理變形小，組織穩定。 （4）較低的脫碳敏感性）較低的脫碳敏感性 表面發生氧化、脫碳，會使硬度、耐磨性和使用壽命降低。 3.1 熱作模具的工作條件與性能要求熱作模具的工作條件與性能要求 3.

11、1.1 熱作模具的性能要求熱作模具的性能要求3.1.1.1熱作模具的使用性能要求熱作模具的使用性能要求3.1.1.1.2熱作模具的工藝性能要求熱作模具的工藝性能要求3.3.2 2 熱作模具材料的選用熱作模具材料的選用 3.2.1 3.2.1 常用熱作模具鋼常用熱作模具鋼 3. 3.2.2.2 2 鍛壓模具用鋼的選用鍛壓模具用鋼的選用 3. 3.2.2.3 3 熱擠壓模具用鋼的選用熱擠壓模具用鋼的選用 3. 3.2.2.4 4 壓鑄模具用鋼的選用壓鑄模具用鋼的選用第第3 3章章 熱作模具鋼及其熱處理熱作模具鋼及其熱處理目錄3.3.2 2 熱作模具材料的選用熱作模具材料的選用 3.2.1 3.2.

12、1 常用熱作模具鋼常用熱作模具鋼 3.2.1.13.2.1.1熱作模具鋼的分類熱作模具鋼的分類按用途按用途：熱鍛模用鋼、熱擠壓模用鋼、壓鑄模用鋼，更可細分為錘鍛模用鋼、機鍛模用鋼、熱擠壓模用鋼、熱鐓模用鋼、熱沖裁模用鋼、壓鑄模用鋼。按性能按性能：高韌性熱作模具鋼、高熱強性熱作模具鋼、高耐磨性熱作模具鋼，也可分為低耐熱性熱作模具鋼、中耐熱性熱作模具鋼、高耐熱性熱作模具鋼。按成分按成分：低合金熱作模具鋼、中合金熱作模具鋼、高合金熱作模具鋼，也可分為鎢系熱作模具鋼、鉻系熱作模具鋼、鉻鉬系熱作模具鋼、鉻鎢鉬系熱作模具鋼。非專用熱作模具鋼非專用熱作模具鋼：奧氏體耐熱鋼、高速工具鋼、馬氏體時效鋼、析出硬化

13、鋼、冷熱兼用基體鋼等。 第第3 3章章 熱作模具鋼及其熱處理熱作模具鋼及其熱處理3.3.2 2 熱作模具材料的選用熱作模具材料的選用 3.2.1 3.2.1 常用熱作模具鋼常用熱作模具鋼 3.2.1.13.2.1.1熱作模具鋼的分類熱作模具鋼的分類第第3 3章章 熱作模具鋼及其熱處理熱作模具鋼及其熱處理錘鍛模具鋼熱鍛模具鋼機鍛模具鋼熱擠壓模具鋼按用途分 熱擠壓模具鋼 熱鐓模具鋼熱沖裁模具鋼壓鑄模具鋼低合金熱作模具鋼按成分分 中合金熱作模具鋼高合金熱作模具鋼鉻系熱作模具鋼鉬系熱作模具鋼按成分分 鎢系熱作模具鋼鉻鉬系熱作模具鋼鉻鎢鉬系熱作模具鋼3.3.2 2 熱作模具材料的選用熱作模具材料的選用

14、3.2.1 3.2.1 常用熱作模具鋼常用熱作模具鋼 3.2.1.13.2.1.1熱作模具鋼的分類熱作模具鋼的分類第第3 3章章 熱作模具鋼及其熱處理熱作模具鋼及其熱處理低耐熱性熱作模具鋼按性能分 中耐熱性熱作模具鋼高耐熱性熱作模具鋼奧氏體耐熱鋼高速鋼非專用熱作模具鋼 馬氏體時效鋼析出硬化鋼基體鋼高韌性熱作模具鋼按性能分 高熱強性熱作模具鋼高耐磨性熱作模具鋼3.2 熱作模具材料的選用熱作模具材料的選用 3.2.1 常用熱作模具鋼常用熱作模具鋼 3.2.1.2熱作模具鋼的分類熱作模具鋼的分類 3.2.1.2熱作模具鋼的化學成分熱作模具鋼的化學成分第第3 3章章 熱作模具鋼及其熱處理熱作模具鋼及其

15、熱處理鋼號鋼號化學成分化學成分/%CSiMnCrMoV其他其他鍛壓模具用鍛壓模具用熱作模具鋼熱作模具鋼5CrMnMo5CrNiMo4CrMnSiMoV5Cr2NiMoVSi0.5/0.60.5/0.60.35/0.450.46/0.530.25/0.60.40.8/1.10.6/0.91.2/1.60.5/0.80.8/1.10.4/0.60.6/0.90.5/0.81.3/1.51.54/20.15/0.30.15/0.30.4/0.60.8/1.20.2/0.40.3/0.5Ni 1.4/1.8Ni 0.8/1.2鉻系熱作模具鋼鉻系熱作模具鋼4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV14Cr5W

16、2VSi0.33/0.430.32/0.450.32/0.420.8/1.20.8/1.20.8/1.20.2/0.50.2/0.50.44.75/5.54.75/5.54.5/5.51.1/1.61.1/1.750.3/0.60.8/1.20.6/1.0W 1.6/2.4鎢鉬系熱作模具鋼鎢鉬系熱作模具鋼3Cr2W8V3Cr3Mo3W2V5Cr4W5Mo2V0.30.40.320.420.40.50.40.60.90.40.40.650.42.22.72.83.33.44.42.53.01.52.10.20.50.81.20.71.1W 3.59.0W 1.21.8W 4.55.3表表3-1常

17、用熱作模具鋼的化學成分常用熱作模具鋼的化學成分3.2 熱作模具材料的選用熱作模具材料的選用 3.2.1 常用熱作模具鋼常用熱作模具鋼 3.2.1.2熱作模具鋼的分類熱作模具鋼的分類 3.2.1.2熱作模具鋼的化學成分熱作模具鋼的化學成分熱作模具鋼的成分有哪些特點？(1)含碳量處于中等水平，碳的質量分數一般為0.3%0.6%；(2) 加入Cr、Ni、Mn等元素，提高鋼的淬透性和強度等性能；(3) 加入W、Mo、V等元素，防止回火脆性，提高熱穩定性及紅硬性；(4) 適當提高Cr、Mo、W在鋼中的含量，可提高鋼的抗熱疲勞性。 第第3 3章章 熱作模具鋼及其熱處理熱作模具鋼及其熱處理3.2 3.2 熱

18、作模具材料的選用熱作模具材料的選用 選擇熱作模具鋼應考慮的問題選擇熱作模具鋼應考慮的問題：熱作模具的類型模具形狀尺寸加工工藝被加工的材料種類3.2.2 鍛壓模具用鋼的選用鍛壓模具用鋼的選用 1.1.錘鍛模：錘鍛模：受沖擊負荷，韌性要求較高。受沖擊負荷，韌性要求較高。 中、小型錘鍛模首選：中、小型錘鍛模首選：5CrMnMo 大型錘鍛模首選：大型錘鍛模首選：5CrNiMo 特大型特大型錘鍛模：錘鍛模：5Cr2NiMoVSi2.2.壓力機鍛模：壓力機鍛模：沖擊負荷較小，負荷較大，要求熱強性較高。沖擊負荷較小，負荷較大，要求熱強性較高。 壓力機鍛模首選：壓力機鍛模首選：4Cr5MoSiV 4Cr5Mo

19、SiV1 3.2 3.2 熱作模具材料的選用熱作模具材料的選用模具類模具類型型工作工作條件條件推薦鋼號推薦鋼號錘鍛模錘鍛模中、小型模塊中、小型模塊5CrMnMo，5CrNiMo，4CrMnSiMoV；大型、特大型大型、特大型模塊模塊5CrNiMo，4CrMnSiMoV，5Cr2NiMoVSi；鑲塊鑲塊4Cr5MoSiV1壓力機壓力機鍛模鍛模整體模塊整體模塊5CrNiMo，5CrMnMo，4CrMnSiMoV，4Cr5MoSiV1，4Cr5MoSiV，3Cr2W8V，5Cr4W5Mo2V，3Cr3Mo3W2V鑲塊鑲塊4Cr5MoSiV1，4Cr5MoSiV表3-2 常用的鍛壓模具鋼的選用熱擠壓模

20、具的工作特點是加載速度較慢，因此，型腔受熱溫度較高，通常可達熱擠壓模具的工作特點是加載速度較慢，因此，型腔受熱溫度較高，通常可達500800。對這類鋼的使用性能要求應以耐磨性、高的回火穩定性和抗熱疲勞性。對這類鋼的使用性能要求應以耐磨性、高的回火穩定性和抗熱疲勞性能為主。能為主。輕合金擠壓輕合金擠壓:選用韌性較好的熱作模具鋼，如選用韌性較好的熱作模具鋼，如4Cr5MoSiV，4Cr5MoSiV1鋼。鋼。鋼、銅和銅合金擠壓鋼、銅和銅合金擠壓:除了選用除了選用4Cr5MoSiV，4Cr5MoSiV1鋼外，也可選用鋼外，也可選用高溫強度較好的熱作模具鋼，如高溫強度較好的熱作模具鋼，如3Cr2W8V鋼

21、。鋼。5Cr4W5Mo2V鋼是新型的熱作模具鋼是新型的熱作模具鋼，該鋼具有較高的紅硬性，高溫強度和較高的耐磨性，可進行一般的熱處理或化鋼，該鋼具有較高的紅硬性，高溫強度和較高的耐磨性，可進行一般的熱處理或化學熱處理，可代替學熱處理，可代替3Cr2W8V鋼制造某些熱擠壓模具，使用壽命較高。鋼制造某些熱擠壓模具，使用壽命較高。 3.2.3 3.2.3 熱擠壓模具用鋼的選用熱擠壓模具用鋼的選用表表3-3 熱擠壓模具用鋼選擇熱擠壓模具用鋼選擇 熱擠壓工件熱擠壓工件的材料的材料模具名稱模具名稱凹凹 模模沖頭沖頭心棒心棒擠壓缸內套擠壓缸內套鋁、鎂合金鋁、鎂合金4Cr5MoSiV14Cr5MoSiV4Cr5

22、MoSiV14Cr5MoSiV4CrMnSiMoV4Cr5MoSiV14Cr5MoSiV4Cr5W2VSi4CrSiMoSiV14Cr5MoSiV銅和銅合金銅和銅合金4Cr5MoSiV14Cr5MoSiV3Cr3Mo3W2V3Cr2W8V5Cr4W5Mo2V4Cr5MoSiV13Cr2W8V4CrMnSiMoV5Cr4W5Mo2V4Cr5MoSiV13Cr2W8V3Cr3Mo3W2V4Cr5MoSiV14Cr3Mo3SiV3.2.4 3.2.4 壓鑄模具用鋼的選用壓鑄模具用鋼的選用 3.2.4 3.2.4 壓鑄模具用鋼的選用壓鑄模具用鋼的選用 壓鑄模具在服役條件下不斷承受高速、高壓噴射、金屬的

23、沖刷腐蝕和壓鑄模具在服役條件下不斷承受高速、高壓噴射、金屬的沖刷腐蝕和加熱作用，從總體上看，壓鑄模具用鋼的使用性能要求與熱擠壓模具用鋼加熱作用，從總體上看，壓鑄模具用鋼的使用性能要求與熱擠壓模具用鋼相近，即以要求耐磨性、高的回火穩定性與抗熱疲勞性為主。所以相近，即以要求耐磨性、高的回火穩定性與抗熱疲勞性為主。所以通常所通常所選用的鋼種大體上與熱擠壓模具用鋼相同選用的鋼種大體上與熱擠壓模具用鋼相同。Zn合金壓鑄模具合金壓鑄模具: 4Cr5MoSiV1，4Cr5W2VSi鋼等；鋼等；Al和和Mg合金壓鑄模具合金壓鑄模具: 4Cr5MoSiV1，3Cr3Mo3W2V鋼等。鋼等。Cu合金壓鑄模具合金壓

24、鑄模具: 3Cr3Mo3W2V，3Cr2W8V鋼。鋼。3Cr3Mo3W2V鋼具有較高的熱強性、抗熱疲勞性能，又具有良好的耐磨性和抗回火穩定性等。3Cr3Mo3W2V鋼的韌性和抗熱疲勞性能優于3Cr2W8V鋼，其使用壽命也高于3Cr2W8V鋼。 壓鑄模具用鋼選擇可以參考表壓鑄模具用鋼選擇可以參考表3-4。 3.2.4 3.2.4 壓鑄模具用鋼的選用壓鑄模具用鋼的選用 表表3-4 壓鑄模具用鋼選擇壓鑄模具用鋼選擇壓鑄工件的材料推薦鋼號鋅及其合金4CrMnSiMoV，4Cr5MoSiV1，4Cr5W2VSi鋁、鎂及其合金4Cr5W2VSi，4Cr5MoSiV1，4Cr5MoSiV，3Cr2W8V，

25、5Cr4W5Mo2V，3Cr3Mo3W2V銅及其合金3Cr2W8V，3Cr3Mo3W2V3.3 3.3 熱作模具的制造工藝路線熱作模具的制造工藝路線 熱作模具的制造，就是通過各種專業工藝，按照一定順熱作模具的制造，就是通過各種專業工藝，按照一定順序，進行加工、裝配來完成的。熱作模具的制造工藝路線大序，進行加工、裝配來完成的。熱作模具的制造工藝路線大致為毛坯制備、成形加工、熱處理、鉗工整修、模具裝配、致為毛坯制備、成形加工、熱處理、鉗工整修、模具裝配、試模與驗收等階段。試模與驗收等階段。 一般熱作模具主要零件的制造工藝路線：一般熱作模具主要零件的制造工藝路線： 毛坯鍛造毛坯鍛造退火退火機械粗加工

26、機械粗加工精加工成形精加工成形淬火、高淬火、高溫回火溫回火鉗工整修、拋光鉗工整修、拋光模具裝配模具裝配試模試模。 1.毛坯制備毛坯制備 2.成型加工成型加工 3.熱處理熱處理 4.鉗工整修鉗工整修 5.模具裝配模具裝配6.試模與驗收試模與驗收 3.3 3.3 熱作模具的制造工藝路線熱作模具的制造工藝路線毛坯鍛造毛坯鍛造表3-5 各類熱作模具鋼的鍛造溫度 鋼號始鍛溫度/終鍛溫度/冷卻方式5CrMnMo5CrNiMo4CrMnSiMoV5Cr2NiMoVSi4Cr5MoSiV14Cr5MoSiV4Cr5W2VSi3Cr2W8V3Cr3Mo3W2V5Cr4W5Mo2V5Cr2NiMoVSi10501

27、100105011001050110011401160105011001070110010801120108011201050110010801130l 1401160800850800850850850900850900850900850900850950850850850900緩冷至150200后空冷緩冷至150200后空冷緩冷(砂冷或坑冷)緩冷(砂冷或坑冷)緩冷(砂冷或坑冷)緩冷(砂冷或坑冷)緩冷(砂冷或坑冷)空冷至700后砂冷或坑冷緩冷(砂冷或坑冷)緩冷(砂冷或坑冷)緩冷(砂冷或坑冷)3.4 3.4 熱作模具的熱處理熱作模具的熱處理 熱處理是熱作模具制造中不可缺少的重要工序。熱處理是熱

28、作模具制造中不可缺少的重要工序。熱處理目熱處理目的的就是通過加熱和冷卻的方法，就是通過加熱和冷卻的方法，改變鋼的組織，提高硬度、改變鋼的組織，提高硬度、韌性等力學性能韌性等力學性能。熱作模具使用條件不同，對其性能要求的。熱作模具使用條件不同，對其性能要求的重點也不同。比如，錘鍛模對韌性要求較高，而熱擠壓模具重點也不同。比如，錘鍛模對韌性要求較高，而熱擠壓模具以耐磨性、高的回火穩定性、抗熱疲勞性為主。這就要求對以耐磨性、高的回火穩定性、抗熱疲勞性為主。這就要求對不同的熱作模具采取不同的熱處理工藝，以達到要求的使用不同的熱作模具采取不同的熱處理工藝，以達到要求的使用性能。熱處理對熱作模具的質量和使

29、用壽命都有重要的影響。性能。熱處理對熱作模具的質量和使用壽命都有重要的影響。 3.4 3.4 熱作模具的熱處理熱作模具的熱處理3.4.13.4.1退火退火3.4.23.4.2淬火淬火3.4.33.4.3回火回火3.4 3.4 熱作模具的熱處理熱作模具的熱處理3.4.1 退火退火 (1)完全退火：完全退火：Ac3+(3050)，保溫，爐冷。，保溫，爐冷。 (2)等溫退火：等溫退火：Ac3 +(3050) 加熱，快冷到加熱，快冷到Ar1以下溫度等溫，出爐空冷。以下溫度等溫，出爐空冷。 (3)球化退火：球化退火：Ac1 +(2030) 加熱，快冷到加熱，快冷到Ar1 - (2030) 等溫，出爐空冷

30、。等溫，出爐空冷。 (4)擴散退火：擴散退火：1000以上，并長時間保溫，使鋼化學成分和組織均勻。以上，并長時間保溫，使鋼化學成分和組織均勻。 (5)去應力退火：去應力退火：600650 3.4.2 淬火淬火1.淬火加熱：淬火加熱溫度為淬火加熱：淬火加熱溫度為Ac3+(3050)2.冷卻方法冷卻方法：油冷油冷或空冷空冷，冷到150200時，取出立即回火。3.4.3 回火回火1. 高溫回火：高溫回火：500650 回火。回火。2. 兩次或多次回火：第二次回火溫度應比第一次低兩次或多次回火：第二次回火溫度應比第一次低20。淬火后，殘余奧氏體較多，一次回火以后，殘余奧氏體分解轉變產物由于沒有淬火后，

31、殘余奧氏體較多，一次回火以后，殘余奧氏體分解轉變產物由于沒有回火，所以韌性很差。因此對于淬火溫度高于回火，所以韌性很差。因此對于淬火溫度高于950的高合金熱作模具，一般的高合金熱作模具，一般要進行兩次或多次回火。要進行兩次或多次回火。3. 回火溫度應避免二次硬化峰值溫度，一般在略高于二次硬化峰值的溫度回火。回火溫度應避免二次硬化峰值溫度，一般在略高于二次硬化峰值的溫度回火。3.5 熱作模具熱處理實例熱作模具熱處理實例 3.5.1 錘鍛模具熱處理錘鍛模具熱處理3.5.2 鉻系熱作模具鋼熱處理鉻系熱作模具鋼熱處理3.5.3 鎢鉬系熱作模具鋼熱處理鎢鉬系熱作模具鋼熱處理 1 1. .退火工藝退火工藝

32、2 2. .淬火工藝淬火工藝 3 3. .回火工藝回火工藝 3.5 3.5 熱作模具熱處理實例熱作模具熱處理實例 3.5.1 3.5.1 錘鍛模具熱處理錘鍛模具熱處理鋼的特點：鋼的特點：成分特點：中碳（成分特點：中碳（0.4%0.5%），低合金（），低合金（5%）性能特點：韌性高，耐沖擊性能好，但耐熱性相對較低。性能特點：韌性高，耐沖擊性能好，但耐熱性相對較低。工作溫度：工作溫度：400500。所屬類別：低合金熱作模具鋼所屬類別：低合金熱作模具鋼 低耐熱性熱作模具鋼低耐熱性熱作模具鋼 高韌性熱作模具鋼高韌性熱作模具鋼 主要用途：制造錘鍛模具主要用途：制造錘鍛模具 常用鋼號：常用鋼號： 5CrM

33、nMo 、5CrNiMo錘鍛模具鋼的選用：錘鍛模具鋼的選用： 小型模塊：選用小型模塊：選用5CrMnMo5CrMnMo鋼鋼 大、中型模塊：選用大、中型模塊：選用5CrNiMo5CrNiMo鋼鋼 大截面錘鍛模：大截面錘鍛模：5Cr2NiMoVSi5Cr2NiMoVSi鋼鋼 4CrMnSiMoV 4CrMnSiMoV鋼：適于制造各種類型的錘鍛模。鋼：適于制造各種類型的錘鍛模。 3.5 3.5 熱作模具熱處理實例熱作模具熱處理實例 3.5.1 3.5.1 錘鍛模具熱處理錘鍛模具熱處理1 1. .退火工藝退火工藝表表3-6 部分錘鍛模具鋼的臨界溫度部分錘鍛模具鋼的臨界溫度 鋼號Ac1Ac3A r1Ms

34、5CrMnMo5CrNiMo4CrMnSiMoV5Cr2NiMoVSi7107307927507607808558746506806606232202103302433.5 3.5 熱作模具熱處理實例熱作模具熱處理實例 3.5.1 3.5.1 錘鍛模具熱處理錘鍛模具熱處理1 1. .退火工藝退火工藝表表3-7 四種錘鍛模具鋼的退火工藝四種錘鍛模具鋼的退火工藝鋼號加熱溫度/保溫時間/h冷卻方法退火硬度HBS5CrMnMo76078046爐冷至500，空冷1972415CrNiMo76078046爐冷至500，空冷1972414CrMnSiMoV84086024爐冷至700720，保溫48 h，2

35、41爐冷至500，空冷5Cr2NiMoVSi79081024爐冷至700720，保溫45 h，爐冷至500，空冷3.5 3.5 熱作模具熱處理實例熱作模具熱處理實例 3.5.1 3.5.1 錘鍛模具熱處理錘鍛模具熱處理1 1. .退火工藝退火工藝圖3-1 錘鍛模具鋼5CrMnMo、5CrNiMo普通退火工藝3.5 3.5 熱作模具熱處理實例熱作模具熱處理實例 3.5.1 3.5.1 錘鍛模具熱處理錘鍛模具熱處理1 1. .退火工藝退火工藝圖3-2 錘鍛模具鋼4CrMnSiMoV球化等溫退火工藝3.5 3.5 熱作模具熱處理實例熱作模具熱處理實例 鋼 號5CrMnMo5CrNiMo4CrMnSi

36、MoV5Cr2NiMoVSi淬火溫度/淬火硬度HRC820850535883086052588608805658960101054613.5.1 3.5.1 錘鍛模具熱處理錘鍛模具熱處理2 2. .淬火工藝淬火工藝 加熱：加熱：Ac3+（5080）表表3-8 幾種錘鍛模具鋼的淬火溫度與硬度幾種錘鍛模具鋼的淬火溫度與硬度冷卻：冷卻：空氣中預冷至空氣中預冷至750780，入油冷卻，冷到，入油冷卻，冷到150180時立即回火時立即回火 表表3-9 模具淬火冷卻時間模具淬火冷卻時間 模具最小邊長/mm300400500600700空氣中預冷時間/min5791224油冷時間/min4060801001

37、203.5 3.5 熱作模具熱處理實例熱作模具熱處理實例 3.5.1 3.5.1 錘鍛模具熱處理錘鍛模具熱處理2 2. .淬火工藝淬火工藝 注意：1.淬火加熱保護:將模具放入鐵盤，用保護劑填滿，用耐火泥或黃泥密封。2.避免淬火開裂： 油冷不能冷到室溫3.避免形成上貝氏體： 增加大型模具心部冷速 不在350500 緩冷4.油淬組織硬度： 針狀馬氏體+少量殘余奧氏體 5258HRC 圖3-3 5CrNiMo鋼奧氏體等溫轉變曲線 3.5 3.5 熱作模具熱處理實例熱作模具熱處理實例 3.5.1 3.5.1 錘鍛模具熱處理錘鍛模具熱處理3 3. .回火工藝回火工藝（1）淬火后應立即進行高溫回火，以消除

38、淬火應力，獲得較好的韌性。）淬火后應立即進行高溫回火，以消除淬火應力，獲得較好的韌性。（2）回火后采用油冷，以免產生回火脆。油中不能冷卻到室溫，以免開裂。）回火后采用油冷，以免產生回火脆。油中不能冷卻到室溫，以免開裂。（3）回火保溫時間系數為）回火保溫時間系數為3 min/mm，且回火保溫時間不少于，且回火保溫時間不少于2 h。（4）小型模具采用較低的回火溫度，大型模具采用較高的回火溫度。）小型模具采用較低的回火溫度，大型模具采用較高的回火溫度。 （5）回火后的組織：回火索氏體）回火后的組織：回火索氏體+回火托氏體。回火托氏體。表表3-10 不同尺寸模具回火溫度與回火后的硬度不同尺寸模具回火溫

39、度與回火后的硬度 鋼號模具類型回火溫度/硬度HRC5CrMnMo小型鍛模中型鍛模490510520540414738415CrNiMo小型鍛模中型鍛模大型鍛模4905105205405605804447384234374CrMnSiMoV小型鍛模中型鍛模大型鍛模特大型鍛模52058058063061065062066044494144384237405Cr2NiMoVSi大、特大型鍛模60068035483.5 3.5 熱作模具熱處理實例熱作模具熱處理實例 3.5.1 3.5.1 錘鍛模具熱處理錘鍛模具熱處理2 2. .淬火、回火工藝淬火、回火工藝圖3-4 錘鍛模具鋼5CrMnMo、5CrNi

40、Mo淬火回火工藝注意注意：書上的圖7-2回火后“空冷”是錯誤的。3.5 3.5 熱作模具熱處理實例熱作模具熱處理實例 3.5.2 3.5.2 鉻系熱作模具鋼熱處理鉻系熱作模具鋼熱處理1.鉻系熱作模具鋼鉻系熱作模具鋼的特點：的特點： 成分特點：成分特點：中碳偏低（中碳偏低（0.3%0.5%），中合金（），中合金（7%9%），），Cr較高較高（3%5%） 性能特點：性能特點：具有較高的硬度、熱強性和耐磨性，在所有的熱作模具材料中，含Cr的質量分數為5的熱作模具鋼具有最高的抗疲勞強度。 工作溫度：工作溫度：500600 所屬類別：所屬類別：中合金熱作模具鋼 中耐熱性熱作模具鋼 高強韌性熱作模具鋼 主

41、要用途：主要用途：制造熱擠壓模熱擠壓模、壓鑄模、機鍛模和錘鍛模 常用鋼號：常用鋼號： 4Cr5MoSiV（H11） 、4Cr5MoSiV1（H13）、4Cr5W2VSi 2.鉻系熱作模具鋼的用途：鉻系熱作模具鋼的用途：4Cr5MoSiV（H11）：）：壓鑄模、熱擠壓模、錘鍛模、機鍛模 4Cr5MoSiV1（H13）：）：熱擠壓模具、錘鍛模、機鍛模、壓鑄模 4Cr5W2VSi：熱擠壓模、壓鑄模、高速錘鍛模 3.5 3.5 熱作模具熱處理實例熱作模具熱處理實例 3.5.2 3.5.2 鉻系熱作模具鋼熱處理鉻系熱作模具鋼熱處理1.1.退火工藝退火工藝2.2.淬火淬火工藝工藝3.3.回火回火工藝工藝表

42、3-11 三種鉻系熱作模具鋼的臨界溫度 鋼 號Ac1Ac3A r1Ms4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV14Cr5W2VSi84087581087093587573576073031 53302653.5 3.5 熱作模具熱處理實例熱作模具熱處理實例 3.5.2 3.5.2 鉻系熱作模具鋼熱處理鉻系熱作模具鋼熱處理1.1.退火工藝退火工藝表表3-12 三種鉻系熱作模具鋼的退火工藝三種鉻系熱作模具鋼的退火工藝 鋼號加熱溫度/保溫時間/h冷卻方法退火硬度HBS4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV14Cr5W2VSi 860890880890850880243434爐冷至500，空冷爐冷至500，

43、空冷爐冷至500，空冷207229207229207229注意：注意：1.1.最好在可控氣氛爐中進行加熱，以避免模具氧化、脫碳。 2. 球化退火火后得到球化珠光體和少量碳化物。3.大型的形狀復雜的模具粗加工后應進行去應力退火：73076024h，爐冷。 3.5 3.5 熱作模具熱處理實例熱作模具熱處理實例 3.5.2 3.5.2 鉻系熱作模具鋼熱處理鉻系熱作模具鋼熱處理2.2.淬火淬火工藝工藝表3-13 三種鉻系熱作模具鋼的淬火溫度與淬火硬度 鋼號4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV14Cr5W2VSi淬火溫度/100010301020105011301050淬火硬度HRC5355565853

44、56（1）預熱預熱：為減少變形，應采用550和850兩段預熱，時間系數為0.5 min/mm。 在550預熱時加熱速度必須緩慢，在850預熱時加熱速度可以快些。（2）加熱：）加熱：如表3-13所示，保溫時間系數為0.51 min/mm。 為減少氧化、脫碳，最好采用可控氣氛爐、鹽浴爐或真空爐進行加熱。（3）冷卻：）冷卻：油冷、空冷都可以，還可以采用350500分級冷卻。 空冷或分級冷卻時應保證不析出碳化物，模具心部不出現上貝氏體。 3.5 3.5 熱作模具熱處理實例熱作模具熱處理實例 3.5.2 3.5.2 鉻系熱作模具鋼熱處理鉻系熱作模具鋼熱處理2.2.淬火淬火工藝工藝注意：注意：大型模具空冷

45、或500以上分級冷卻時，容易析出碳化物，并且模具心部出現貝氏體。4Cr5MoSiV1鋼奧氏體等溫轉變曲線如圖3-3所示。4Cr5MoSiV1鋼經過高溫奧氏體化后，如果冷卻速度緩慢，在500以上會析出先共析碳化物。所以在冷卻時，應該快速冷卻至450，以避免析出先共析碳化物，影響性能。 圖3-3 4Cr5MoSiV1鋼奧氏體等溫轉變曲線 3.5 3.5 熱作模具熱處理實例熱作模具熱處理實例 3.5.2 3.5.2 鉻系熱作模具鋼熱處理鉻系熱作模具鋼熱處理3.3.回火回火工藝工藝（1）采用）采用550650高溫回火，回火溫度根據硬度要求參考表高溫回火，回火溫度根據硬度要求參考表3-14確定。確定。

46、鉻系熱作模具鋼在500左右回火時，出現二次硬化現象，回火硬度最高，但是回火韌性最差，所以應避免在500附近回火。 表3-14 三種鉻系熱作模具鋼的回火硬度與對應的回火溫度 （2）回火保溫時間系數為）回火保溫時間系數為3 min/mm，并且不能少于，并且不能少于2 h。（3）兩次回火，第二次回火比第一次回火溫度低）兩次回火，第二次回火比第一次回火溫度低20 。 鉻系熱作模具鋼淬火后有一些殘余奧氏體，一次回火后殘余奧氏體分解，其轉變產物韌性差，比較脆，容易造成模具開裂，必須兩次回火。（4）4Cr5MoSiV1鋼在鋼在630高溫回火后得到回火索氏體高溫回火后得到回火索氏體+回火托氏體。回火托氏體。

47、鋼 號 4Cr5MoSiV 4Cr5MoSiV1 4Cr5W2VSi回火溫度/C530560600560580630560580630回火硬度HRC474945474945 4749453.5 3.5 熱作模具熱處理實例熱作模具熱處理實例 3.5.2 3.5.2 鉻系熱作模具鋼熱處理鉻系熱作模具鋼熱處理圖3-4鉻系熱作模具鋼的一般熱處理過程 3.5 3.5 熱作模具熱處理實例熱作模具熱處理實例 3.5.2 3.5.2 鉻系熱作模具鋼熱處理鉻系熱作模具鋼熱處理圖3-4 鉻系熱作模具鋼4Cr5MoSiV淬火回火工藝3.5 熱作模具熱處理熱作模具熱處理實例實例 3.5.3 鎢鉬系熱作模具鋼熱處理鎢鉬

48、系熱作模具鋼熱處理 （高耐熱性熱作模具鋼熱處理）（高耐熱性熱作模具鋼熱處理）鎢鉬系熱作模具鋼的鎢鉬系熱作模具鋼的特點：特點：成分特點：成分特點：中碳（中碳（0.3%0.5%），高合金（），高合金（7.9%），），W、Mo較高較高性能特點：性能特點：高的高溫強度、高溫硬度、回火抗力均高于前兩種鋼，但塑性和抗熱疲勞高的高溫強度、高溫硬度、回火抗力均高于前兩種鋼，但塑性和抗熱疲勞 性低于性低于前兩種鋼前兩種鋼。 工作溫度：工作溫度：600700所屬類別：所屬類別：高合金熱作模具鋼高合金熱作模具鋼 高耐熱性熱作模具鋼高耐熱性熱作模具鋼 高熱強性熱作模具鋼高熱強性熱作模具鋼 主要用途：主要用途：制造熱擠

49、壓模、壓鑄模、機鍛模和錘鍛模制造熱擠壓模、壓鑄模、機鍛模和錘鍛模常用鋼號：常用鋼號： 3Cr2W8V (H21) 、3Cr3Mo3W2V (HM-1) 、5Cr4W5Mo2V (RM2) （美國）（美國） （北京機電研究所）（北京機電研究所） （北京機電研究所）（北京機電研究所）鎢鉬系熱作模具鋼的用途：鎢鉬系熱作模具鋼的用途：3Cr2W8V (H21) ：靜載荷較高但沖擊載荷較低的機鍛模、銅合金熱擠壓模、壓鑄模靜載荷較高但沖擊載荷較低的機鍛模、銅合金熱擠壓模、壓鑄模3Cr3Mo3W2V (HM-1) ：熱鐓鍛模、機鍛模、熱擠壓模、壓鑄模熱鐓鍛模、機鍛模、熱擠壓模、壓鑄模 5Cr4W5Mo2V (RM2) ：熱擠壓模、精鍛模、熱沖模等，壽命比熱擠壓模、精鍛模、熱沖模等，壽命比3Cr2W8V高數倍高數倍 3.5 熱作模具熱處理實例熱作模具熱處理實例 3.5.3 鎢鉬系熱作模具鋼熱處理鎢鉬系熱作模具鋼熱處理 1.退火工藝退火工藝2.淬火工藝淬火工藝 3.回火工藝回火工藝表表3-16 三種鎢鉬系熱作模具鋼的臨界溫度三種鎢鉬系熱作模具鋼的臨界溫度 鋼號Ac1Ac3Ar1Ms3Cr2W8V3Cr3Mo3W2V5Cr4W5Mo2V8008408308509228936907867003703733303.5 熱作模具熱處理實例熱作模具熱處理實