模具钢的分类、性能和用途

模具钢的分类、性能及要紧用途一、模具钢的分类由于各类模具的工作条件不同专门大，因此从化学成份看，模具钢的范围很广，从一样的碳素结构钢、碳素工具钢、合金结构钢、高速工具钢，直到知足特殊模具要求的奥氏体无磁模具钢、耐蚀模具钢、马氏体时效钢、高温合金、难熔合金、硬质合金及一些专用的采纳粉末冶金工艺生产的高合金模具材料等。本书仅讨论经常使用的模具钢。经常使用的模具钢，依照其用途和工作条件分为三大类，即冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢。一、冷作模具钢要紧用于制造在冷状态（室温）条件下进行压制成形的模具，如冷冲压模具、冷拉伸模具、冷镦模具、冷挤压模具、压印模具、辊压模具等。冷作模具品种多、应用范围广，其产值占模具总产值的30%~40%。采纳的钢号很多，一样采纳高碳过共析钢和莱氏钢体，如碳素工具钢、低合金油淬冷作模具钢、空淬冷作模具钢、高碳高铭型冷作模具钢、高速钢、低碳高速钢和大体钢及用粉末冶金工艺生产的高合金模具材料等。经常使用钢号及化学成份见表1-1-1。表1-1-1经常使用冷作模具钢化学成份w/%钢号CSiMnCrWMoV其他油淬冷作模具钢9Mn2V~W~~CrWMn~w~~~9CrWMn~w~~~9SiCr~~~~Cr~wW~空Cr5Mo1V~ww~~~

淬冷作模具钢Cr6WV~WW~~~Cr4W2MoV~~W~~~~8Cr2MnWMoVS~W~~~~~S高碳冷作模具钢Cr12~WW~Cr12MoV~WW~~~Cr12Mo1V1~W~~WCoW钢号CSiMnCrWMoV其他基体钢和低碳高速钢6W6Mo5Cr4V~WW~~~~6Cr4W3Mo2VNb~WW~~~~Nb~7W7Cr4MoV~WW~~~~高韧性高耐磨性冷作模具钢7Cr7Mo2V2Si~~W~~~火焰淬火冷作模具钢7CrSiMnMoV~~~~~~二、热作模具钢要紧用于制造对高温状态的金属进行热成形的模具。如热锻模具、热挤压模具、压铸模具、热剪切模具等。这种钢含碳量一样为%~%，添加提高高温性能的钨、钼、铭、钒等合金元素，又分为锻造模块用钢、铭钼系热作模具钢、铭钨系热作模具钢、奥氏体型高温热作模具钢等。特殊要求的热作模具有时采纳高温合金和难熔合金制造。经常使用热作模具钢化学成份见表1-1-2。

表1-1-2经常使用热作模具钢化学成份w/%钢号CSiMnCrMoWV其他锻压模块用钢5CrNiMo〜W〜〜〜Ni5CrMnMo〜〜〜〜〜5NiCrMoV〜〜〜〜〜〜Ni5Cr2NiMoV〜〜〜〜〜〜Ni钢号CSiMnCrMoWV其他铭钼系热作模具钢4Cr5MoSiV〜〜〜〜〜〜4Cr5MoSiV〜〜〜〜〜〜4Cr5W2VSi〜〜W〜〜〜4Cr5MoWSi〜〜〜〜〜〜W铭钨系热作模具钢3Cr2W8V〜WW〜〜〜4Cr3Mo3SiV〜〜〜〜〜〜5Cr4W5Mo2V〜WW〜〜〜〜5Cr4W2Mo2SiV〜〜W〜〜〜〜5CrMO3SiMnVAl〜〜〜〜〜〜Al3Cr3Mo3W2V〜〜W〜〜〜〜奥氏体型5Mn15Cr8Ni〜W〜〜〜〜Ni

高温热作模具钢5Mo3V23、塑料模具用钢近40年来，随着石油化工工业的进展，塑料已成为重要的工业原材料；因此，塑料制品成形用的模具需要量迅速增加，很多工业发达国家塑料模具的产值已经超过冷作模具的产值，在模具制造业中居首位。由于不同类型的塑料制品对模具钢的性能要求有不同，因此在很多国家已经形成包括范围很广的专用塑料模具用钢系列，包括碳素结构钢，渗碳型塑料模具钢，预硬型塑料模具钢，时效硬化型、耐蚀型、易切削型、马氏体时效型塑料模具钢和适应低表面粗糙塑料制品模具用的镜面抛光型塑料模具用钢。经常使用塑料模具钢的化学成份见表1-1-3。表1-1-3经常使用塑料成型模具用钢化学成份w/%钢号CSiMnCrWMoV其他非45〜〜〜50〜〜〜55〜〜〜T8〜WWT10〜WWT12〜WW渗碳型塑料20Cr〜〜〜〜12CrNi2〜〜〜〜〜12CrNi3〜〜〜〜〜20Cr2Ni〜〜〜〜〜

模具钢20CrMnT〜〜〜〜〜预3Cr2Mo〜〜〜〜〜硬型3Cr2MnNiMo〜〜〜〜〜〜塑料5CrNiMnMoVSCa〜〜〜〜〜〜〜模具钢8Cr2MnWmoVS〜W〜〜〜〜〜时效25CrNi3MoAl〜〜〜〜〜〜〜硬化06Ni6CrMoVTiAlWWW〜〜〜〜Ti〜型塑料模具钢18Ni(250)WWWMoNiCoTiAl钢号CSiMnCrWMoV其他耐4Cr13〜WW〜蚀9Cr18〜〜W〜性Cr14Mo〜〜W〜〜塑Cr18MoV〜〜W〜〜〜料模具钢1Cr17Ni2〜WW〜〜整9Mn2V〜W~〜体CrWMn〜W〜〜〜淬9CrWMn〜〜〜〜硬Cr12MoV〜WW〜〜〜型塑料模具钢4Cr5MoSiV1〜〜〜〜〜〜二、性能要求一、利用性能A强度性能硬度硬度是模具钢的要紧技术指标，模具在高应力的作用下欲维持其形状尺寸不变，必需具有足够高的硬度。冷作模具钢在室温条件下一样硬度维持在HRC60左右，热作模具钢依照其工作条件，一样要求维持在HRC40-55范围。关于同一钢种而言，在必然的硬度值范围内，硬度与变形抗力成正比；但具有同一硬度值而成份及组织不同的钢种之间，其塑性变形抗力可能有明显的不同，如图1-2-1所示不能充分反映模具钢的变形抗力。35003000250035003000250059606162犯64荷66硬度〔HRC)图2-1硬度对三种冷作模具钢抗压屈服噩度的熟向红硬性在高温状态下工作的热作模具，要求维持其组织和性能的稳固，从而维持足够高的硬度，这种性能称为红硬性。碳素工具钢、低合金工具钢通常能在180~250°C的温度范围内维持这种性能，铭钼热作模具钢一样在550~600C的温度范围内维持这种性能。钢的红硬性要紧取决于钢的化学成份和热处置工艺。抗压屈服强度和抗压弯曲强度模具在利用进程中常常受到强度较高的压力和弯曲的作用，因此要求模具材料应具有必然的抗压强度和抗弯强度。在很多情形下，进行抗压实验和抗弯实验的条件接近于模具的实际工作条件（例如，所测得的模具钢的抗压屈服强度与冲头工作时所表现出来的变形抗力较为吻合）。抗弯实验的另一个优势是应变量的绝对值大，能较灵敏地反映出不同钢种之间和在不同热处置和组织状态下变形抗力的不同。B韧性在工作进程中，模具经受着冲击载荷，为了减少在利用进程中的折断、崩刃等形式的损坏，要求模具钢具有必然的韧性。模具钢的化学成份，晶粒度，纯净度，碳化物和夹杂物等的数量、形貌、尺寸大小及散布情形，和模具钢的热处置制度和热处置后取得的金相组织等因素都对钢的韧性带来专门大的阻碍。专门是钢的纯净度和热加工变形情形关于其横向韧性的阻碍更为明显。钢的韧性、强度和耐磨性往往是彼此矛盾的。因此，要合理地选择钢的化学成份而且采纳合理的精炼、热加工和热处置工艺，以使模具材料的耐磨性、强度和韧性达到最正确的配合。冲击韧性系表特点材料在一次冲击进程中试样在整个断裂进程中吸收的总能量。可是很多工具是在不同工作条件下疲劳断裂的，因此，常规的冲击韧性不能全面地反映模具钢的断裂性能。小能量多次冲击断裂功或多次断裂寿命和疲劳寿命等实验技术正在被采纳。C耐磨性决定模具利用寿命最重要的因素往往是模具材料的耐磨性。模具在工作中经受相当大的压应力和摩擦力，要求模具能够在强烈摩擦下仍维持其尺寸精度。模具的磨损主若是机械磨损、氧化磨损和熔融磨损三种类型。为了改善模具钢的耐磨性，就要既维持模具钢具有高的硬度，又要保证钢中碳化物或其他硬化

相的组成、形貌和散布比较合理。关于重载、高速磨损条件下服役的模具，要求模具钢表面能形成薄而致密粘附性好的氧化膜，维持润滑作用，减少模具和工件之间产生粘咬、焊合等熔融磨损，又能减少模具表面进行氧化造成氧化磨损。因此模具的工作条件对钢的磨损有较大的阻碍。耐磨性可用模拟的实验方式，测出相对的耐磨指数€，作为表征不同化学成份及组织状态下的耐磨性水平的参数。图1-2-2为用不同钢种制作的标准冲孔模对冷轧硅钢片进行冲孔的实验结果，以呈现规定毛刺高度前的寿命，反映各类钢种的耐磨水平；实验是以Cr12MoV钢为基准（€=1）进行对照。图1-2-3是标准磨具进行耐磨性实验的结果，较好地反映工模具钢在磨粒磨损条件下的耐磨性水平。顾（HRC61）5.IJ.5L10._u5557,5606E.565HRC）顾（HRC61）5.IJ.5L10._u5557,5606E.565HRC）a1-2-3工模具钢的磨粒磨损抗力1-高碳鬲机高速钢；A高碳鬲铭钢；3-低夸金模具铜及碳素工具钢oAu-d-r-o_Loons+32_■」i10□EnJLf..自wcuw□w寸>3l.i_i0钢号圈1-A2府中模具钢模｝以冲栽试验其耐磨性D抗热疲劳能力热作模具钢在服役条件下除经受载荷的周期性转变之外，还受到高温及周期性的急冷急热的作用，因此，评判热作模具钢的断裂抗力应重视材料的热机械疲劳断裂性能。热机械疲劳是一种综合性能的指标，它包括热疲劳性能、机械疲劳裂纹扩展速度和断裂韧性三个方面。热疲劳性能反映材料在热疲劳裂纹萌生之前的工作寿命，抗热疲劳性能高的材料，萌生热疲劳裂纹的热循环次数较多；机械疲劳裂纹扩展速度反映材料在热疲劳裂纹萌生以后，在锻压力的作用下裂纹向内部扩展时，每一应力循环的扩展量；断裂韧性反映材料对已存在的裂纹发生失稳扩展的抗力。断裂韧性高的材料，其中的裂纹如要发生失稳扩展，必需在裂纹尖端具有足够高的应力强度因子，也确实是必需有较大的裂纹长度。在应力恒定的前提下，在一种模具中已经存在一条疲劳裂纹，若是模具材料的断裂韧性值较高，那么裂纹必需扩展得更深，才能发生失稳扩展。也确实是说，抗热疲劳性能决定了疲劳裂纹萌生前的那部份寿命；而裂纹扩展速度和断裂韧性，能够决定当裂纹萌生后发生亚临界扩展的那部份寿命。因此，热作模具如要取得高的寿命，模具材料应具有高的抗热疲劳性能、低的裂纹扩展速度和高的断裂韧性值。抗热疲劳性能的指标能够用萌生热疲劳裂纹的热循环数，也能够用通过必然的热循环后所显现的疲劳裂纹的条数及平均的深度或长度来衡量。E咬合抗力咬合抗力实际确实是发生“冷焊”时的抗击力。该性能关于模具材料较为重要。实验时通常在干摩擦条件下，把被实验的工具钢试样与具有咬合偏向的材料（如奥氏体钢）进行恒速对偶摩擦运动，以必然的速度慢慢增大载荷，现在，转矩也相应增大，该载荷称为“咬合临界载荷”，临界载荷愈高，标志着咬合抗力愈强。表1-1-4列出了几种工模具材料及其表面强化工艺的咬合临界载荷。表1-1-4几种工模具钢及其表面强化工艺的咬合临界载荷试验材料W6Mo5Cr4V2Cr12MoV渗硫离子渗氮VC渗层TiC渗层硬质合金咬合临界载荷/N16232442737577三、模具钢的要紧用途一、冷儿模具钢A下料冲孔模具用钢要紧用于制造对金属或非金属板材进行下料、冲孔用的凸模和凹模。当薄板放在凸模、凹模之间进行冲裁时，薄板在最初时期产生变形，随着变形量的增加，薄板的下侧表面因受到大的拉应力而产生开裂。在利用进程中，随着凹模和凸模的磨损量的增加，其刃部的尖角慢慢变成圆角，致使薄板下侧产生的拉应力降低，薄板厚度方向受到紧缩，增加了被冲裁板料的加工硬化和变形、延迟了板料产生裂纹的时刻，坯料切断后，其断口周围产生毛刺，随着模具磨损量的增加，工件的毛刺高度增加，当毛刺高度超过规定要求时，模具就需要改换或返修。下料冲孔模具用钢，一样依照被加工工件的材料种类、厚度、生产工件的批量和模具的尺寸精度、形状复杂程度等因素选择钢材。当冲压低硬度的纸板，塑料板，铝、镁合金板，铜合金板时，若是冲裁产品批量不大，可选用碳素工具钢；批量较多时，可选用CrWMn、9CrWMn、7CrSiMnMoV等低合金钢，淬回火硬度为HRC62~64；生产批量达到100万件，可选用Cr12、Cr12MoV、Cr5Mo1V、Cr5Mo1V、7Cr7Mo2V2Si等钢号，淬回火硬度为HRC61~63；当生产批量超过100万件时，可选用高速钢、超硬高速或硬质合金制造模具。当冲压强度高、变形抗力大的碳素钢板、硅钢钢板、不锈钢板时，要依照材料的强度、厚度、变形抗力，选择合金含量更高、耐磨性更好的高一档模具钢。对截面尺寸较大的模具，要选用合金元素含量较高、淬透性好的模具钢。当被加工材料厚度增加时，也需要考虑选择高一档的模具钢。推荐的冲压模具用钢见表1-1-6。表1-1-6薄板下料冲孔模具用钢的选择被加工材料生产批量/件103104105106107铝、镁及铜合金,,,硬质合金碳钢、合金结构钢硬质合金铁素体不锈钢奥氏体不锈钢,,,硬质合金淬回火弹簧钢(WHRC52),硬质合金,,粉末高速钢变压器硅钢,硬质合金纸张等软材料,,,,,,一般塑料板硬质合金增强塑料板,，氮化（氮化），氮化，（氮化）硬质合金B冷镦模具用钢很多紧固件是采纳冷镦模具形成的。冷镦模具经受猛烈的冲压载荷，其凹模表面经受很高的压应力。要求模具材料具有较高的强度、韧性和耐磨性。冷镦模具在热处置后，表面必需具有高的硬度而心部必需具有良好的韧性，如此，表面有必然的压应力能够抵消在冷镦进程中经受的应力。用于生产工件批量不大的冷镦模具，一样选择碳素工具钢或低合金冷作模具钢，对模具型腔表面进行局部淬火，使型腔表面硬度达到HRC60左右，而模具心5硬度为HRC35~45左右。应依照模具的截面尺寸，选择具有必然淬透性的模具钢，以取得比较理想的淬硬层深度。淬硬层过浅，可能造成利用中型腔塌陷；硬化层过深，可能使模具在利用进程中显现开裂现象。关于要求利用寿命长的冷镦模具，那么采纳高合金模具钢（如Cr5Mo1V，Cr12,Cr12MoV，7CrMo2V2Si等）、高速钢（如W6Mo5Cr4V2,W18Cr4V，粉末高速钢等）、钢结硬质合金或钻含量较高韧性好的硬质合金制造。为了使模具能经受较高的冲击载荷，一样采纳镶块式模具结构。模具外衣采纳高韧性的合金结构钢或4Cr5MoSiV1等热作模具钢制造，热处置后的硬度为HRC45左右。高硬度冷镦模具镶块采纳高合金模具材料制造，用冷压或热压法镶入外衣，使之紧密接触，外衣对内套造成必然的压应力，以改善模具的服役条件，延长模具的利用寿命。推荐的冷镦模具用钢见表1-1-7。表1-1-7冷镦模具用钢的选择生产批量/件1X1045X10425X1041X105整体模镶块模整体模镶块模整体模镶块模整体模镶块模冷镦模具用钢,CPM10V钢结硬质合金冷作模具用钢硬质合金钢结硬质合金注：镶块模具外衣可采纳中碳合金结构钢或，钢制造。C冷挤压模具用钢在冷挤压进程中凹模常常经受外衣的预压应力和挤压进程中的拉伸应力，凸模那么经受庞大的压应力。工件在变形进程中所产生的热量也部份地被模具吸收，因此模具材料还需要具有必然的高温硬度和热稳固性。另外，模具表面往往会产生磨损和挤伤，从而造成工件的尺寸、形状转变，表面粗糙度上升，使得模具失效。冷挤压模具所经受的载荷取决于被挤压工件的材料强度和加工硬化程度和工件挤压进程中的变形度。挤压较软的铝合金工件用的小型模具，其凹模能够采纳碳素工具钢制造；挤压高强度铝合金、碳素钢和低合金钢工件的冷挤压凹模，一样采纳中合金模具钢制造（如等，硬度为HRC56~58）。生产批量不大的冷挤压凸模和顶杆材料，一样采纳中合金冷作模具钢制造；关于生产大量量工件的冷挤压凸模，为了提高其抗压强度和耐磨性，一样选用高合金模具钢（如，，等）或高速钢、基体钢（如、等）制造。良好的润滑条件是减少冷挤压模具磨损的要紧方法。关于黑色金属冷挤压产品，常采纳磷化加皂化处置来改善润滑条件。在实际生产中，润滑条件不妥将造成冷挤压模具初期失效。当挤压工件专门大时，如挤压钢件超过10万件，挤压轻合金工件超过50万件时，有时采纳硬质合金制造模具镶块。当挤压变形抗力很高的合金钢工件或反挤压大型环形的工件时，也能够采纳硬质合金制造冷挤压凸模的镶块，凸模的外衣一样选用高强度结构钢制造（热处置硬度为HRC55~58）。推荐的冷挤压模具用钢见表1-1-8。冷挤压拉伸模具用钢见表1-1-9。表1-1-8冷挤压模具用钢的选择被挤压工件材料生产批量/件5X1035X104凸铝合金，，

模低碳钢（CW%），，用渗碳合金钢，钢凹铝合金，模低碳钢（CW%），（氮化），用渗碳合金钢，（氮化），钢顶杆铝合金，，用低碳钢及渗碳合金钢，，钢表1-1-9冷挤压拉伸模具用钢的选择被加工工件材料生产批量/件5X1035X104凸模用钢铝合金，，，低碳钢（C<%）碳钢(%~%)（氮化）（氮化），高钒高速钢渗碳合金钢（氮化）（氮化），高钒高速钢凹模材料铝合金，，碳钢及合金钢，，，，，（氮化）D冲压成形模具用钢冲压成形是通过弯曲或少量的延伸，将金属薄板压制成与模具轮廓相近的工件。冲压成形模具钢的选用要依照成形工件的生产批量、工件的材料和厚度、形状、尺寸、要求的精度等情形来决定。冲压模具的正常失效，主若是由于磨损。软的、薄的和强度低的工件成形压力低、磨损少。反之，模具磨损就会加速。关于小型冲压成形模具，一样多采纳高合金模具钢或钢制造（硬度为HRC58~62）。关于易产生表面擦伤的模具能够进行氮化处置。关于大型工件冲压用的大型模具，凸模往往采纳或钢制造（硬度为HRC58~62），凹模本体用铸铁制造，仅在容易磨损处采纳淬硬的，，钢的镶块。为了简化工艺，也能够采纳经局部淬硬的7CrSiMnMoV钢镶块。生产形状复杂的、较厚工件的模具可采纳高一档的模具钢；而形状简单、较薄的工件的成形模具，可选择低一档的模具材料。硬质合金具有很高的耐磨性和抗擦伤性能，可是本钱高、脆、不易加工，一样仅用于制造重要模具的镶块。近几年来进展的钢结硬质合金、粉末高合金耐磨钢，如空冷高耐磨粉末模具钢CPM10V（%C，％Cr，％V，％Mo）具有高耐磨性和高韧性，是很有进展前途的冷作模具材料，用以制造模具镶块。推荐选用的冲压成形模具用钢见表1-1-100表1-1-10薄板冷冲压成形用模具钢的选择质量要求生产批量/件被加工工件材料表面粗糙度尺寸偏差/mm102103104105106铝、铜、黄铜无无环氧树脂金属聚脂锌合金环氧树脂金属聚脂锌合金环氧树脂金属聚脂锌合金合金铸铁7CrSiMnMoV镶块铸铁Cr5Mo1V镶块铝、铜、黄铜无+环氧树脂金属聚脂锌合金环氧树脂金属聚脂锌合金合金铸铁合金铸铁7CrSiMnMoV镶块铸铁Cr5Mo1V镶块

铝、铜、黄铜低+环氧树脂金属聚脂锌合金环氧树脂金属聚脂锌合金合金铸铁合金铸铁7CrSiMnMoV镶块铸铁Cr5Mo1V镶块低碳钢无无环氧树脂金属聚脂锌合金环氧树脂金属聚脂锌合金合金铸铁合金铸铁7CrSiMnMoV镶块铸铁Cr5Mo1V镶块低碳钢低+锌合金锌合金合金铸铁Cr5Mo1V，Cr12MoV镶块合金铸铁Cr12MoV镶块NiCr不锈钢无无环氧树脂锌合金锌合金合金铸铁合金铸铁Cr5Mo1V镶块Cr12MoV，Cr12Mo1V1镶块NiCr不锈钢，耐热钢低+锌合金锌合金合金铸铁合金铸铁Cr12MoV（氮化）镶块合金铸铁Cr12Mo1V1（氮化）镶块低碳钢（无润滑）低+锌合金锌合金合金铸铁合金铸铁Cr12Mo1V1（氮化）镶块合金铸铁Cr12Mo1V1（氮化）镶块E拉深模具用钢拉深模具是使金属薄板在凸模和凹模之间被拉伸变形，形成与凸模形状近似的杯状工件。拉深模具要紧要求抗磨损和抗咬合性能。模具的利用寿命与被拉深薄板的材质、厚度，模具的尺寸、形状、材质、硬度、表面状态、制造工艺、拉深变形程度、润滑方式等有关。当拉深有色金属、碳素钢薄板时，依照工件的生产批量，可别离选用碳素工具钢、低合金冷作模具钢和中合金模具钢。并依照需要，对部份模具表面进行镀铬或氮化处置，以防咬合。当拉深奥氏体不锈钢或高镍合金钢时，为了避免咬合，除对模具进行氮化处置外，有时采纳铝青铜制造凹模或采纳硬质合金制造凹模镶块。

推荐的拉伸模具钢见表1-1-11。表1-1-11软钢薄板减薄拉深模具用钢选择工件拉伸减薄率/%生产批量/件103104105106拉①深凸模<25，，25~35，，35~50，，>50，，，，拉深凹模<25，，25~35，，，，35~50，，>50，，，，①为便于脱模，凸模可进行镀铭或氮化处置。F压印模具用钢在压印加工进程中，工件坯料和模具间的相对滑动量较小，模具的失效主若是由于磨损和型面凹陷、龟裂等缘故。当压印模具尺寸不大，生产工件批量较小时，可采纳碳素工具钢作为模具材料；当模具尺寸较大、形状复杂时或生产工件批量大，或进行不锈钢等难变形材料的压印时，那么可别离选用低合金冷作模具钢、空淬微变形钢和、、、等中高合金冷作模具钢或高速钢制造，热处置硬度为HRC59~61。当采纳高合金冷作模具钢或高速钢制造压印模具时，可依照需要对模具进行镀铬处置或采纳镶块模具。关于利用进程中易于产生裂纹的压印模具，也能够采纳热作模具钢制造，以提高其韧性，硬度为HRC50~54。粉末高速钢和高合金粉末冶金模具钢也能够用作长寿命压印模具镶块材料。推荐的压印模具用钢见表1-1-12。表1-1-12压印模具用钢的选择被加工工件材料生产批量/件103104105铝合金，，铜合金，，低碳钢，，，，，合金结构钢，不锈钢耐热钢二、热作模具钢A锻压模具用钢用于热模锻压力机和模锻模具，包括模块，镶块及切边工具。锤锻模受强烈的冲击载荷；模锻压力机速度缓慢，冲击载荷较轻，但由于模具与热坯接触时刻长，工作温度较高，热疲劳也较严峻。模具失效的要紧缘故是受力过大、过热、磨损和热疲劳。关于大多数模锻锤和锻造压力机用的锻模模块，其工作硬度一样不大于HRC50；而在机械压力机上进行高温合金锻造用的模具，由于被锻造材料热强性高，那么往往采纳铬钼系合金模具钢。锻造模具一样截面较大，应选用淬透性较高的钢种，以提高模块心部的性能。锻造压力机经受的冲击载荷较低，但往往经受更高的工作温度，因此锻造压力机用模具一样采纳热强性较高、合金含量较高的热作模具钢，其工作硬度也较高；而模锻锤用的锻模，经受冲击载荷较高，工作温度较低，因此多项选择用合金含量较低、冲击韧性高的钢种，相应地多采纳较低的工作硬度。与模锻关联的修整工序，当进行热修整时，往往采纳或制造修整用的模具，当进行冷修整时那么采纳，或钢制造修整模具。大型热锻模具要消耗很多的模具材料，其材料费用在模具本钱中占较高的比例，因此钢种选择时，应慎重考虑模具材料的费用。为了提高热作模具的利用寿命，往往选择纯净度高、等向性好、通过炉外精炼、电渣重熔和多向锻造的高质量模具钢。锻模模块用钢的选择见表1-1-13，切边模具用钢见表1-1-14。表1-1-13锻模模块及镶块用钢的选择被锻造材料生产批量/件锻锤模块锻造压力机模块1X102~1X104件>1X104件1X102~1X104件>1X104件碳钢和低合金钢,,,,

,整体(HB341~375)整体(HB369~388);或镶块(HB405~433)整体(HB388~429);或镶块(HB405~433)整体(HB388~429);或镶块(HB405~433)不锈钢和耐热钢,整体(HB341~375);或镶块(HB429~448)整体(HB369~388);或镶块(HB429~448)整体(HB388~429);或镶块(HB429~448)整体(HB388~429);或镶块(HB429~534)铝合金、镁合金,,(HB341~375)或(HB405~433)(HB341~375)或(HB405~433)(HB341~375)或(HB405~433)(HB341~375)或，(HB429~448)铜合金4Cr3Mo3SiV(HB405~433)4Cr3Mo3SiV(HB405~433)4Cr3Mo3SiV(HB405~433)(HB429~448)表1-1-14切边模具用钢选择被切边工件材料冷切边模具热切边模具一般用精密切边用凸模刃口凸模刃口凸模刃口

碳素钢及合金钢4不锈钢及耐热钢----(HB388~429).58~60轻合金和铜合金(HRC58~60)(HRC58~60)8B热挤压模具钢很多有色金属和钢的型材、管材和异型材是采纳热挤压工艺成形的。热挤压模具是在高温、高压、磨损和热疲劳等恶劣条件下服役的。热挤压是塑性的金属坯料在压力的作用下通过挤压模具型腔形成所要求形状的型材或管材的进程。经常使用金属热挤压坯料的温度见表1-1-15。表1-1-15经常使用金属的热挤压坯料加热温度范围金属种类坯料加热温度范围/°c铅合金90~260镁合金340~430铝合金340~510铜合金650~1100钛合金870~1040镍合金1100~1260钢1100~1260热挤压模具要紧由挤压筒、压头、挤压顶头、垫块、凹磨和心棒（用于挤压管材）等要紧部件组成。热挤压模具的失效，主若是破裂、磨损、冲洗侵蚀、过热和热疲劳裂纹等缘故造成的。当进行轻合金挤压时，凹模垫块和心轴材料要紧采纳铬钼系中合金热作模具钢、钢等，热处置硬度为HRC45~50。心棒头及镶块那么采纳通用高速钢和等，热处置为HRC55~60。压力筒一样采纳中碳合金结构钢，硬度为HRC35~40；压力筒内衬材料那么采纳、等，热处置硬度为HRC42~47。铜和铜合金热挤压模具，凹模和垫块材料那么采纳，，等钢种，心棒材料仍采纳，钢种。当挤压含镍量较高的铜镍合金时，心棒头及镶块有时采纳镍基高温合金制造，挤压筒衬有时采纳铁基高温合金制造。热挤压钢的模具材料，凹模选用加镶块，垫块那么选用和和或镍基高温合金。心棒仍用、等钢种，挤压筒和内衬材料那么选用和钢种。挤压模具的寿命与所挤压的材料、挤压比紧密相关，当加工变形拉力大的金属材料或在高挤压比的情形下，凹模和心棒的寿命大为缩短。模具的润滑条件和冷却对模具寿命有专门大的阻碍。另外，对在高温条件下磨损情形严峻的热挤压模具，专门是挤压复杂形状工件的模具，有时采纳高热强性的奥氏体型热强模具钢和特种材料的镶块模具，特种镶块材料包括特种硬质合金、氧化铝及氧化锆陶瓷材料等。热挤压模具用钢的选择见表1-1-16。表1-1-16热挤压模具用钢选择被热挤压工件的材料铝、镁合金铜和铜合金钢

模具名称模具材料硬度(HRC)模具材料硬度(HRC)模具材料硬度(HRC)凹模,47~51,,,42~4444~48凹模垫块及凹模坏46~5040~4440~44心棒,46~5046~5046~50心棒头及镶块55~60镍基高温合金44~50挤压缸内套,42~4742~4742~47垫块40~4440~4440~44C压铸模具用钢压铸模具在服役条件下不断经受高速、高压喷射、金属的冲洗侵蚀和加热作用，因此要求模具材料应具有良好的抗热疲劳性、红硬性和抗高温液态金属的冲洗、侵蚀性能，而且应具有较好的工艺性能。压铸模具材料，主若是依照压铸工件材料、压铸模的工作温度和浸蚀程度进行选择。当压铸锌合金时，由于模具的工作温度较低，一样采纳预硬态（约HB300）的塑料成形用模具钢。当生产批量较大时，那么采纳，其利用硬度为HRC45左右。铝镁等轻合金压铸模具，一样采纳钢，热处置硬度为HRC45~50。铜合金压铸模具，由于工作温度较高，那么采纳高合金热作模具钢，，热处置硬度为HRC45左右。为了提高模具的抗侵蚀性能，模具可采纳氮化处置，或采纳耐蚀模具钢，如前苏联推荐的铜合金压铸模具用钢2X9B6，18X12BMBOP等。为了减少模具的磨损和幸免模具在利用进程中的过热，适当的润滑和通水冷却也是提高模具利用寿命的有效方法。为了减少模具的热疲劳损坏，有时采纳马氏体时效钢制造压铸模的型芯。压铸模具钢的选择可参考表1-1-17。表1-1-17压铸模具用钢选择压铸工件的材料模具用钢使用硬度（HRC）锌合金（中、小批量生产）30~32锌合金（大批量生产）44~46铝合金、镁合金,45~4845~48铜合金44~4844~4844~4844~48D超塑成形用模具材料当利用金属的超塑性进行压力成形时，专门是用于热强性高的难成形材料如钛合金、镍基高温合金的超塑成形时，就需要将模具在加工进程中加热并精准维持在与锻件相同的超塑性温度范围内，进行等温锻造。现在模具经受的变形抗力较小，而且能够取得尺寸精度很高的工件。等温锻造钛合金的超塑性温度为900~980°C左右，镍基合金的超塑性温度为950~1100°C左右。由于模具的工作温度很高，要求模具材料具有很高的热强化性、抗氧化性能和抗热疲劳性能。钛合金超塑成形模具，一样采纳镍基高温合金制造，如TN-100高温合金等。镍基高温合金的超塑成形温度往往在1000C以上，开始多采纳难熔合金并含少量钛、锆的钼基合金TZM制造，可是钼基合金在高温下极易氧化，要求在真空下进行锻造，这就使得锻造工艺和装备极为复杂，需要大量投资，而且生产率很低。进几年来日今日立金属株式会社成功地研究了用于镍基合金等温锻造的镍基铸造模具材料Nimowal，其在1050C的高温强度与钼基难熔合金TZM相近，而且抗氧化性良好，能够在大气下对IN-100镍基高温合金进行等温锻造。3、塑料模具用钢塑料模具用钢在塑料零件成形模具中，被压制的塑料种类、生产的批量、工件的复杂程度、尺寸精度和表面粗糙度等质量要求是决定塑料模具用钢选择的要紧因素。塑料大致分为热固性塑料和热塑性塑料两大类，每类又分为不同的品种。由于压制塑料的品种不同，和对塑料制品的尺寸、形状、精度、表面粗糙度等的不同要求，对塑料模具用钢的耐磨性、抗侵蚀性、耐热性、耐压性、磁学性能、微变形和镜面抛光性能等有不同的要求。A通用型塑料模具用钢通用型塑料模具用钢用于生产通用型塑料（如聚乙烯、聚丙烯）工件的模具。当生产批量较小，尺寸精度和表面粗糙度无特殊要求而且模具截面不大时，能够采纳碳素结构钢、或低碳钢10、20钢制造，前者采纳调质或正火处置，后者采纳渗碳加淬回火处置。低碳钢由于变形抗力低、塑性好，要紧利用于采纳