热锻模具钢的耐磨性选择需结合工况条件、材料特性、热处理工艺及经济性综合评估。以下是具体选择策略与分析：

一、耐磨性需求分析

热锻模具的耐磨性主要取决于以下因素：

被锻材料特性

软金属（如铝、铜）：对模具磨损较轻，耐磨性要求中等。

硬金属（如不锈钢、合金钢）：易产生粘着磨损和磨粒磨损，需高耐磨性。

含杂质金属（如含硫钢）：易加剧磨损，需更高耐磨性。

锻造温度与压力

高温高压工况：金属流动性强，对模具表面磨损加剧。

低温低压工况：磨损相对较轻。

模具寿命要求

短寿命模具：可牺牲部分耐磨性以降低成本。

长寿命模具：需高耐磨性以减少停机与维修。

二、耐磨性选材策略

根据耐磨性需求，可按以下逻辑选择材料：

1. 高耐磨性需求（硬金属、高温高压、长寿命）

推荐材料：

H13（4Cr5MoSiV1）：中碳中合金钢，通过淬火+回火获得高硬度（HRC 48-52），耐磨性优异，适用于铝合金、铜合金等软金属锻造。

HD钢：在H13基础上优化成分，耐磨性提升20%-30%，适用于不锈钢、合金钢等硬金属锻造。

3Cr2W8V：高钨高钼钢，硬度可达HRC 55-60，耐磨性极强，但韧性较低，适用于高温高压工况。

高速钢基体钢（如W6Mo5Cr4V2）：含高碳高钒，耐磨性极佳，但成本高，适用于极端磨损工况。

适用场景：

汽车发动机曲轴、连杆等高负荷零件锻造。

航空航天高温合金、钛合金锻造。

大批量生产模具（如齿轮、法兰锻造）。

2. 中等耐磨性需求（软金属、低温低压、中短寿命）

推荐材料：

5CrNiMo：低碳中合金钢，硬度HRC 45-50，耐磨性适中，韧性好，适用于中小型热锻模具。

5CrMnMo：成本更低，耐磨性略低于5CrNiMo，适合低负荷工况。

Y4钢：新型热作模具钢，耐磨性与H13相当，但抗热疲劳性能更好，适用于中小型机械零件锻造。

适用场景：

五金工具（如扳手、螺丝刀）锻造。

低价值零件（如农机零件）锻造。

小批量生产模具。

三、耐磨性强化方法

若材料基础耐磨性不足，可通过以下方法提升：

表面强化处理

渗氮：在模具表面形成硬质氮化层（HV 800-1200），耐磨性提升2-3倍。

PVD/CVD涂层：如TiN、TiCN涂层，硬度可达HV 2000-3000，显著提高耐磨性。

激光熔覆：在模具表面熔覆高硬度合金层，适用于极端磨损工况。

热处理优化

深冷处理：降低残余奥氏体含量，提高硬度和耐磨性。

二次硬化处理：如H13钢在520-540℃回火，形成细小碳化物，提升耐磨性。

结构设计优化

合理倒角与圆弧过渡：减少应力集中，降低磨损速率。

模块化设计：易磨损部位采用可更换模块，降低整体维修成本。

四、选材决策逻辑

明确工况：分析被锻材料、温度、压力等参数。

设定寿命目标：根据生产批量确定模具寿命要求。

匹配材料特性：选择硬度、韧性、耐磨性平衡的材料。

评估成本效益：综合材料成本、加工成本、维修成本等。

验证与优化：通过试模验证耐磨性，必要时调整材料或工艺。

五、总结与建议

高耐磨性优先：对于硬金属、高温高压工况，优先选H13、HD钢或3Cr2W8V。

成本敏感型：对于软金属、低负荷工况，可选5CrNiMo或Y4钢。

表面强化：通过渗氮、涂层等技术进一步提升耐磨性。

动态调整：根据实际生产反馈，优化材料选择与热处理工艺。