提高热锻模具钢的耐用性需要从材料选择、设计优化、热处理工艺、表面强化、冷却润滑以及操作维护等多个环节综合施策。以下是具体的方法和分析：

一、优化材料选择

选用高性能模具钢

高耐热性材料：如HDS、G560等，相比传统H13钢，具有更高的耐热性和抗热疲劳性能，可显著延长模具寿命。

高红硬性材料：如8566钢，在高温下能保持高硬度，适用于不锈钢、钛合金等高温热锻场景。

高韧性材料：如GR钢，兼具良好韧性和耐磨性，适用于高冲击工况。

关注材料纯净度

减少杂质含量（如硫、磷等），降低热裂倾向，提高材料抗疲劳性能。

二、优化模具设计

合理设计分模线和圆角半径

避免尖角设计，减少应力集中，防止裂纹产生。

示例：分模线处采用R3-R5的圆角半径，可降低局部应力30%以上。

优化飞边槽和排气孔设计

飞边槽尺寸需匹配锻件材料特性，防止金属流动受阻导致模具局部过热。

增加排气孔数量和直径，避免锻造过程中气体压缩导致模具表面损伤。

采用预应力结构设计

通过预应力圈或镶块结构，平衡锻造过程中产生的拉应力，减少开裂风险。

三、改进热处理工艺

精确控制淬火温度和时间

淬火温度过高会导致晶粒粗大，降低韧性；温度过低则硬度不足。

示例：H13钢淬火温度建议控制在1020-1050℃，保温时间按1.5-2分钟/毫米计算。

优化回火工艺

采用多次回火（通常2-3次），消除残余应力，稳定组织。

回火温度需根据模具使用温度选择，一般比工作温度高50-100℃。

应用深冷处理

淬火后进行-196℃深冷处理，可促使残余奥氏体转变为马氏体，提高硬度和耐磨性。

四、强化表面处理

表面渗层技术

氮化处理：形成硬度达1000-1200HV的氮化层，提高耐磨性和抗咬合性。

渗硼处理：表面硬度可达1600-2000HV，适用于高磨损工况。

TD覆层处理：通过热扩散形成碳化钒覆层，厚度3-10μm，耐磨性是渗氮层的3-5倍。

物理气相沉积（PVD）

沉积TiN、TiCN等硬质涂层，厚度2-5μm，硬度可达2000-3000HV，适用于精密模具。

热喷涂技术

喷涂WC-Co等陶瓷涂层，厚度0.1-0.3mm，适用于大型模具的局部强化。

五、优化冷却与润滑

分级冷却系统

采用多段冷却介质（如油-水-空气组合），控制模具温度梯度，减少热应力。

示例：锻造后先喷油快速冷却至400℃，再转入水槽冷却至200℃，最后自然冷却。

高效润滑剂应用

玻璃润滑剂：适用于高温合金锻造，形成隔热润滑膜，减少摩擦系数至0.1以下。

水基石墨润滑剂：成本低，环保性好，适用于中低温锻造。

内部冷却通道设计

在模具内部加工螺旋形或直通式冷却通道，直径8-12mm，间距50-80mm，确保均匀冷却。

六、规范操作与维护

制定标准化操作流程

预热温度控制：根据模具钢类型，预热至200-300℃（中小模具）或300-500℃（大型模具）。

锻造节奏控制：避免连续高频锻造，每锻造100-200次后暂停冷却。

建立预防性维护制度

定期检查：每5000次锻造后检查模具表面裂纹、磨损情况。

及时修复：发现裂纹立即采用焊接或喷涂修复，避免裂纹扩展。

库存管理：未使用模具涂防锈油，存放于干燥环境，温度控制在10-30℃。

应用模具寿命监测系统

安装温度传感器和应变片，实时监测模具工作状态，提前预警失效风险。