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热锻模具钢的特点

发布时间:   2025-09-04

热锻模具钢需在高温、高压、高冲击的恶劣工况下长期服役,其核心特点围绕高温性能、抗热损伤能力、力学性能均衡性及加工适应性展开,具体特点及技术逻辑如下:

一、高温性能:硬挺不软,支撑持续变形

高温强度与硬度

热锻时模具型腔表面温度可达500-800℃,甚至更高(如压铸黑色金属时超1000℃)。若模具钢高温强度不足,会发生热塑性变形(塌模),导致锻件尺寸超差。例如:4Cr3Mo2NiVNbB(HD钢)在700℃下的高温短时抗拉强度比传统3Cr2W8V钢高70%,可有效抵抗高温软化。8433模具钢的抗高温软化性能是H13的2-3倍,硬度保持HRC50-54,适用于深腔零件热锻。


抗回火稳定性

高温下碳化物易聚集长大,导致硬度下降。优质热锻钢通过添加钼(Mo)、钨(W)、钒(V)等元素,形成细小弥散的碳化物,延缓回火软化。例如:JDH3钢的耐回火性与3Cr2W8V钢相仿,但综合性能更强,适用于精密齿轮锻造等高精度场景。

二、抗热损伤能力:耐裂耐磨,延长寿命

热疲劳抗力

热锻模具反复经受急冷急热(如喷水冷却),易产生热应力裂纹。优质钢需具备:

高导热性:快速散发热量,降低型腔表面温升。例如:W360模具钢导热系数高,可直接水冷,硬度HRC54-58,适合中等负荷热锻。

耐热疲劳性能:通过优化合金成分(如增加Cr、Ni)提高材料抗裂纹扩展能力。例如:JDH3钢的热疲劳性能优于5CrNiMo等通用材料,使用寿命显著提升。

耐磨性

高温下金属流动剧烈,模具表面易磨损。优质钢通过高硬度碳化物(如VC、Cr7C3)提高耐磨性。例如:8566模具钢硬度HRC58-60,耐磨性优于HD和HM1钢,适用于不锈钢热锻(如螺母、气门)。

三、力学性能均衡性:强韧结合,避免脆断

冲击韧性

热锻时模具可能承受冲击载荷(如锤锻),需避免脆性断裂。优质钢通过低碳含量(0.3%-0.6%)和合金元素调控平衡强度与韧性。例如:

LG模具钢韧性达DC53的8-9倍,耐水冲性能突出,适用于复杂形状或频繁水冷工况。3Cr2W8V钢虽淬透性优,但韧性和塑性较差,适用于不受冲击负荷的压铸模、热挤压模。
淬透性锻模截面大(如300×300×400mm),需保证心部与表面性能一致。优质钢通过添加Cr、Ni、Mn等提高淬透性。例如:无螺母木钢(国内应用广泛)淬透性高,油中可吹透大截面断模。

四、加工适应性:易成型,少变形

1.工艺性能
模具需经锻造、切削、热处理等工序,钢需具备:

良好的锻造流动性:避免加热裂纹。
低热处理畸变:如2Cr3Mo2NiVSi(PM)钢采用析出硬化工艺,机械加工前热处理,避免畸变和表面氧化脱碳。

2.抗氧化性
高温下易氧化脱碳,需通过Cr、Al、Si等元素形成致密氧化膜。例如:
GR模具钢含铬设计,耐热性好,可直接水冷,但韧性较弱,需配合外套防粘料。

热锻模具钢的核心特点是高温硬挺、抗热裂、强韧均衡、易加工,选型需根据工作温度、载荷类型、锻件精度及成本综合权衡。例如:

高精度、长寿命需求:优先选JDH3、8433等新型钢种;低成本、通用场景:H13仍为性价比之选;特殊工况(如不锈钢热锻):8566钢表现更优。