熱作模具用鋼分析⒈大截面熱鍛模具鋼
為彌補(bǔ)5CrMnMo和5CrNiMo在較大截面和較高溫度時(shí)熱穩(wěn)定性、熱疲勞性及淬透性不夠的缺陷，內(nèi)開發(fā)了45Cr2NiMoVSi（簡(jiǎn)稱45Cr2）、5Cr2NiMoVSi（簡(jiǎn)稱5Cr2）、3Cr2MoWVNi、3Cr2MoVNi（代號(hào)B2）等大截面熱鍛模具鋼。與5CrNiMo相比，45Cr2和5Cr2中既含有較高的Cr和Mo，又加入了少量的V，使CCT曲線上的高溫轉(zhuǎn)變區(qū)上移，低溫轉(zhuǎn)變區(qū)顯著右移，提高了鋼的淬透性。截面尺寸在500*500mm以下的模具經(jīng)970-990℃淬火，650～680℃回火后，硬度可達(dá)HRC36-44。45Cr2和5Cr2還具有二次硬化能力，它們的高溫強(qiáng)度較5CrNiMo鋼高50%，熱穩(wěn)定性高出100～150℃，沖擊韌性則相當(dāng)。另外，鋼的熱磨損性、熱疲勞性及抗熱裂紋擴(kuò)展的能力也強(qiáng)于5CrNiMo。這二種鋼用于12000t以下機(jī)械壓力機(jī)模具及16t以下模鍛模具，模具的使用壽命是5CrNiMo鋼制造的同種模具壽命的數(shù)倍。
⒉中小熱鍛模具鋼
中小熱鍛模具的表面溫度可達(dá)600℃以上，5CrMnMo和5CrNiMo的高溫性能顯然不能滿足要求。3Cr2WSV鋼的高溫強(qiáng)度較高，但韌性及熱疲勞性能較差。為此，國內(nèi)較早開發(fā)了2Cr3Mo3VNb、4Cr3Mo2MnVB（代號(hào)ER8）等3%Cr-3%Mo和3%Cr-2%Mo型的中碳鉻系高強(qiáng)度熱作模具鋼，其中3Cr3Mo3VNb是根據(jù)形成合金碳化物所需的碳量對(duì)2Cr3Mo3VNb做進(jìn)一步成份調(diào)整而來的。這二種鋼中加人了3%左右的Mo，既能提高鋼的淬透性和防止出現(xiàn)回火脆性，又能提高鋼的熱穩(wěn)定性。加人V和Nb則可起到細(xì)化晶粒，降低鋼的過熱敏感性作用。因此，鋼的淬透性高，淬火加熱溫度范圍寬，過熱敏感性低，具有高溫強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、塑性韌性好、冷熱疲勞性能好、熱磨損性能好等優(yōu)點(diǎn)，用于制造不銹鋼（2Crl3）等熱鍛模，軸承凹模和輥鍛模，都取得了良好的使用效果。
除以上30Cr-30Mo型熱作模具鋼外，國內(nèi)先后開發(fā)的5%Cr系中碳中合金熱作模具鋼已較大量用于熱鍛模具，適用于制造工作溫度在600℃以下，對(duì)韌性和塑性要求較高的模具。另外，該鋼還可作塑料模具鋼使用。目前，4Cr5MoV1Si鋼的優(yōu)良性能已在國內(nèi)得到了廣泛認(rèn)可，應(yīng)用量已較大。許多大學(xué)、研究院所和鋼廠不惜花重金對(duì)該鋼做研究和生產(chǎn)質(zhì)量改進(jìn)工作，并就此打出了自己的優(yōu)質(zhì)品牌。
⒊壓鑄模具鋼
在有色金屬壓鑄中，3Cr2W8V曾是應(yīng)用廣泛的模具鋼，5CrNiMo、5CrMnMo、3Cr2Mo等中碳低合金鋼也作為鋁鋅合金壓鑄模具鋼使用。3Cr2W8V的冷熱疲勞性能較差，模具的使用壽命不高。國內(nèi)為此先后開發(fā)了幾個(gè)新型模具鋼，如4Cr3Mo2MnVNbB（代號(hào)Y4）和4Cr5Mo2MnVSi（代號(hào)Y10）等。
4Cr5Mo2MnVSi（代號(hào)Y10），是針對(duì)鋁合金壓鑄模具而研制的，與3Cr2W8V鋼相比，該鋼具有抗冷熱疲勞性能好、熱處理變形小、抗鋁溶損性能好等優(yōu)點(diǎn)，模具的使用壽命普遍比3Cr2W8V鋼制造的模具的使用壽命提高一倍以上。該鋼還可用于制造工作溫度在600℃以下的中小熱鍛等模具。
⒋銅、鋁型材熱擠壓模具鋼
銅合金熱擠壓模的穿孔針、底模等長(zhǎng)時(shí)與高溫銅坯接觸，模具的使用工況較苛刻。用3Cr2W8V或4Cr5MoV1Si鋼制作此類模具，模具的使用壽命一直較低。國內(nèi)曾試圖采用奧氏體熱作模具鋼來解決此類模具壽命低的問題，但因鋼的冷熱疲勞性能較差而仍未得到圓滿解決。在此背景下，國內(nèi)有關(guān)大學(xué)、研究院所和鋼廠先后推出了可以提高此類模具使用壽命的鋼種。在相同硬度（HRC43）下，其斷裂韌性比3Cr2W8V鋼高30%。用HD鋼制造的銅合金管材擠壓底模和穿孔針的使用壽命較3Cr2W8V鋼提高一倍左右，并在軸承環(huán)熱擠沖頭和凹模、汽門擠壓底模上也有成功應(yīng)用的例子。用Y4鋼制造銅合金擠壓模底模和穿孔針頂頭，模具的使用壽命也比3Cr2W8V鋼制造的模具穩(wěn)定地提高一倍以上。
5.高溫玻璃模具鋼
玻璃制品模具要求模具材料具有優(yōu)良的抗高溫氧化性能和冷熱疲勞性能，良好的耐芒硝腐蝕性能，足夠高的強(qiáng)度，良好的拋光性能，并要易于脫模。此類模具常用鑄鐵、合金鑄鐵或3Crl3不銹鋼制造，鋼的性能遠(yuǎn)滿足不了實(shí)際需要。為此，國內(nèi)開發(fā)了代號(hào)為GY的高溫玻璃模具鋼。該鋼是Si-Cr-Mo系預(yù)硬鋼，具有良好的冷熱疲勞性能，優(yōu)異的抗氧化性能，優(yōu)良的抗熱觸性能和較高的玻璃粘附溫度。該鋼在預(yù)硬后（HRC35左右）加工，加工性能良好，尤其適用于制造玻璃熔化或成型溫度較高、表面質(zhì)量要求高的玻璃制品模具。
