本篇文章給大家談?wù)劅嶙髂＞咪搳A雜物，以及模具熱處理方法對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)各位有所幫助。

模具鋼有哪些材質(zhì)？

模具鋼材質(zhì)：

一、冷作模具鋼：主要用于制造在冷狀態(tài)（室溫）條件下進(jìn)行壓制成形的模具。如冷沖壓模具、冷拉伸模具、冷墩模具、冷擠壓模具、壓印模具、輥壓模具等。

二、熱作模具鋼材：主要用于制造對(duì)高溫狀態(tài)的金屬進(jìn)行熱成形的模具。如熱鍛模具、熱擠壓模具、壓鑄模具、熱剪切模具等。

三、塑料模具鋼材：又稱為塑膠模具鋼材，主要用于塑料成形模具。塑料模具在模具制造中居首位。塑料模具鋼分類比較多，主要有：預(yù)硬型塑料模具鋼材、時(shí)效硬化型模具鋼材、耐腐蝕型模具鋼材、易切削型模具鋼材、馬氏體時(shí)效型塑料模具鋼材、鏡面拋光型塑料模具鋼材。

質(zhì)量提高

1、利用Ca、稀土等微量元素對(duì)夾雜物的變質(zhì)作用，改變鋼中的夾雜物的結(jié)構(gòu)形貌和物性，使鋼中夾雜物球化、細(xì)化，從而提高鋼材的力學(xué)性能。

2、對(duì)鋼錠進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散熱處理，可以改善鋼錠的成分不均勻性，從而提高鋼材的橫向性能。

3、在熱加工方面，對(duì)鋼錠進(jìn)行反復(fù)的鐓拔和多向軋制，增大變形量，可降低鋼中的碳化物偏析的級(jí)別，也有利于改善鋼材的各向異性。

熱鍛模和錘鍛模有什么區(qū)別？熱作模具有是什么？ 還有熱鍛模選用的材料和加工工藝路線是怎樣的？謝謝

熱鍛模和錘鍛模都屬于熱鍛模，也就是說錘鍛模是熱鍛模的一種。

熱作模具主要用于制造對(duì)高溫狀態(tài)下的工件進(jìn)行壓力加工的模具，如熱鍛模

具、熱擠壓模具、壓鑄模具、熱鐓鍛模具等。

常用的熱作模具材料為中、高含碳量的添加鉻鎢鉬鋇等合金元素的合金模具鋼。對(duì)

特殊要求的熱作模具有時(shí)采用高合金奧氏體耐熱模具鋼、高溫合金、難熔合金制造。

選擇模具材料是要注意：

一、模具材料的基本性能

進(jìn)行模具材料選擇時(shí)，必須首先考慮模具的某些基本性能必須能適應(yīng)所制造的模具的

需要，在一般情況下，其中三種性能是主要的，即鋼的耐磨性、韌性、硬度和紅硬性。這三種

性能可以比較全面地反映模具材料的綜合性能，應(yīng)可以在一定程度上決定其應(yīng)用范圍。

當(dāng)然對(duì)于一種模具的要求來說，可能其中的一種或兩種是主要的，而另外的一種或

兩種是次要的。

1. 模具材料的耐磨性模具工作時(shí)，表面往往要與工件產(chǎn)生多次強(qiáng)烈的摩擦，模具

必須在此情況下仍能保持其尺寸精度和表面粗糙度，不致于早期失效。要求模具材料既

能承受機(jī)械磨損，而且在承受重載和高速摩擦?xí)r，模具被摩擦表面能夠形成薄而致密附

著的氧化模，保持潤滑作用，防止模具和被加工工件的表面之間產(chǎn)生粘附、焊接招致工件

表面擦傷，又能減少模具表面進(jìn)一步氧化造成的損傷。為了改善模具材料的耐磨性，就

要采取合理的生產(chǎn)工藝和處理工藝，使模具材料既具有高硬度又使材料中的碳化物等硬

化相的組成、形貌和分布合理，當(dāng)然模具工作過程中的潤滑情況和模具材料的表面處理，

也對(duì)改善模具的耐磨性能有良好的影響。

2.模具材料的韌性對(duì)于受強(qiáng)烈沖擊載荷的模具，如冷作模具的沖頭，錘用熱鍛模

具、冷鐓模具、熱鐓鍛等，模具材料的韌性是十分重要的考慮因素，對(duì)于在高溫下工

作的模具，還必須考慮其在工作溫度下的高溫韌性。對(duì)于多向受沖擊載荷的模具，還必

須考慮其等向性。

模具材料的化學(xué)成分、晶粒度、碳化物、夾雜物的組成數(shù)量、形貌、尺寸和分布情況：

金相組織、微觀偏析等，都會(huì)對(duì)材料的韌性帶來影響。鋼的純凈度、鍛軋變形的方向會(huì)對(duì)

橫向性能產(chǎn)生很大的影響。模具材料的韌性往往和耐磨性、硬度是互相矛盾的。因之根

據(jù)模具的具體工作情況，選擇合理的模具材料，并采用合理的精煉、熱加工和熱處理、表

面處理工藝使模具材料得到耐磨性和韌性等綜合性能的最佳配合，以適應(yīng)模具的需要，

足模具材料的重要發(fā)展的途徑。

3. 硬度和紅硬性硬度是模具材料的主要技術(shù)性能指標(biāo)，模具在工作時(shí)必須具有高

的硬度和強(qiáng)度，才能保持其原來的形狀和尺寸，一般冷作模具鋼，要求其淬回火硬度為

60HRC 左右，而熱作模具鋼為45-50HRC 左右，并且要求熱作模具材料在其工作溫度下

仍保持一定的硬度。

紅硬性是指模具材料在一定溫度下保持其硬度和組織穩(wěn)定性抗軟化的能力，對(duì)于熱

作模具材料和部分重載荷冷作模具材料，是重要的性能指標(biāo)。

另外，還要根據(jù)不同模具的實(shí)際工作條件，分別考慮其實(shí)際要求的性能，如對(duì)熱作模具鋼要考慮其抗冷熱疲勞性能，對(duì)壓鑄模具應(yīng)考慮其耐融熔金屬的沖蝕性能；對(duì)于重載

荷型腔模具應(yīng)注意其等向性；對(duì)于高溫工作的熱作模具應(yīng)考慮其在工作溫度下的抗氧化

性能；對(duì)于在腐蝕介質(zhì)工作的模具，應(yīng)注意其抗腐蝕性能；對(duì)在高載荷下工作的模具應(yīng)考

慮其抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度及斷裂韌度等。

二、模具材料的工藝性能

在模具總的制造成本中，特別是對(duì)于小型精密復(fù)雜模具，模具材料費(fèi)往往只占總成

本的10-20%，有時(shí)甚至低于10%；而機(jī)械加工、熱處理、表面處理、裝配、管理等費(fèi)用

要占成本的80%以上。所以模具材料的工藝性能就成為影響模具成本的一個(gè)重要因素，

改善模具的工藝性能，不僅可以使模具生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，易于制造，而且可以有效地降低模

具制造費(fèi)用。模具材料的工藝性能，經(jīng)常要考慮的有以下幾種。

1. 可加工性模具材料的可加工性包括冷加工性能，如切削、磨削、拋光、冷擠壓、冷拉

工藝性，熱加工性能包括熱塑性和熱加溫度范圍等。模具鋼主要屬于過共析鋼和萊氏體

鋼，冷加工和熱加工性能一般都不太好，在生產(chǎn)過程中，必須嚴(yán)格地控制熱加工和冷加工的

工藝參數(shù)，以避免產(chǎn)生缺陷和廢品，另一方面還必須通過改善鋼的純凈度，減少有害的雜質(zhì)，

改善鋼的組織狀態(tài)，并采取一些措施，以改善鋼的工藝性能，降低模具的制造費(fèi)用。

為了改善模具鋼的切削性和磨削性，從20 世紀(jì)30 年代開始，研究向鋼中加入適量

的硫、鉛、鈣、稀土金屬等元素或?qū)е履＞咪撝刑嫉氖脑?，發(fā)展了各種易切削模

具鋼。以后發(fā)現(xiàn)有些易切削元素加入以后，會(huì)在模具鋼中生產(chǎn)一些有害的夾雜物（如硫

化鐵等），會(huì)使鋼的力學(xué)性能，特別是橫向的塑性、韌性下降，于是又在精煉后期對(duì)鋼水進(jìn)

行變性處理，通過加入變性劑（如（SiCa，稀土元素等），形成富鈣硫化物或稀土硫化物使硫

化物球化，抑制了硫?qū)︿摰牧W(xué)性能的不利影響，保留和發(fā)揮了其對(duì)鋼的可加工性和磨

削性的有利作用，使易切削模具鋼得到進(jìn)一步地發(fā)展。

有些模具材料，如高釩高速鋼、高釩高合金模具鋼的磨削性很差、磨削比很低，不便

于磨削加工，近年來改用粉末冶金生產(chǎn)，可以使鋼中的碳化物細(xì)小、均勻，完全消除了普

通工藝生產(chǎn)的高釩模具鋼中的大顆粒碳化物，不但使這類鋼的磨削性大為改善，而且改

善了鋼的塑性、韌性等性能，使之能在模具制造中推廣應(yīng)用。

有些模具對(duì)表面粗糙度要求很低，如要求鏡面拋光的塑料模具和一些冷作模具。就

要采用拋光性能很好的模具材料，這類鋼種往往要采用電渣重熔或真空電弧重熔等工藝

進(jìn)行精煉，得到高純凈度的鋼材，以適應(yīng)鏡面拋光的要求。

皮紋加工性：有些塑料制品要求制造有皮紋、裝飾性圖案或文字花樣的表面，為了生

產(chǎn)這些制品，就要求在壓制這些制品的模具表面加工出相應(yīng)的清晰的花紋、圖案來。而

加工這些圖案、皮紋一般是采用化學(xué)蝕刻工藝，要求模具材料要能適應(yīng)這種化學(xué)蝕刻工

藝，蝕刻以后，能夠在模具表面得到圖案清晰、紋理清楚的皮紋和圖案。

鑄造工藝性能：為了簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，國內(nèi)外近年來致力于發(fā)展采用鑄造工藝直接生

產(chǎn)出接近成品模具形狀的鑄造毛坯。如我國已經(jīng)研究采用鑄造工藝生產(chǎn)一部分冷作模

具、熱作模具和玻璃成形模具。相應(yīng)地發(fā)展了一些鑄造模具用鋼，對(duì)這類材料要求具有

良好的鑄造工藝性能，如流動(dòng)性、收縮率等。

焊接性：有些模具要求在工作條件最苛刻的部分堆焊接特種耐磨或耐蝕材料，有些

模具希望在使用過程中采用堆焊工藝進(jìn)行修復(fù)后重新使用。對(duì)這類模具就要求選用焊

接性好的模具材料，以簡(jiǎn)化焊接工藝，可以避免或簡(jiǎn)化焊前預(yù)熱和焊后處理工藝，更好地

適應(yīng)焊接工藝的需要，相尖地發(fā)展了一批焊接性良好的模具材料。

冷變形性：為了簡(jiǎn)化工藝，提高模具的制造效率，對(duì)批量生產(chǎn)的型腔模具，有些采用

冷擠壓工藝壓制型腔，用淬硬的凸模將模具的型腔直接壓制出來，要求模具材料具有良

好的冷變形性能，如塑料模具鋼中的低碳低硅鋼就具有良好的冷變形性能。

2. 淬火溫度和淬火變形為了便于生產(chǎn)，希望模具材料的淬火溫度范圍要寬一些，

特別是有些模具要求采用火焰加熱局部淬火時(shí)，難以精確地測(cè)量和控制溫度，就要求模

具鋼能適應(yīng)較寬的淬火溫度范圍，模具在熱處理時(shí)，要求其變形程度要小，特別是一些形

狀復(fù)雜的精密模具，淬硬以后難以修整，就對(duì)淬回火的變形程度要求更為嚴(yán)格，應(yīng)該選用

微變形模具鋼制造。

3.淬透性和淬硬性淬硬性主要取決于鋼的碳含量，淬透性主要取決于鋼的化學(xué)成

分、合金元素含量和淬火前的組織狀態(tài)。對(duì)于大部分要求高硬度的冷作模具，對(duì)淬硬性

要求較高；對(duì)于大部分熱作模具和塑料模具，對(duì)于硬度的要求不太高，往往更多地考慮其

淬透性；特別是對(duì)于一些大截面深型腔模具，為了使模具的心部也能得到良好的組織和

均勻的硬度，就要求選用淬透性好的模具鋼。另外對(duì)于形狀復(fù)雜、要求精度高又容易產(chǎn)

生熱處理變形的模具，為了減少其熱處理變形，往往盡可能采用冷卻能力弱的淬火介質(zhì)

（如油冷、空冷、加壓淬火或鹽浴淬火），就需要采用淬透性較好的模具材料，以得到滿意

的淬火硬度和淬硬層深度。

4.氧化脫碳敏感性模具在加熱過程中，如果產(chǎn)生氧化、脫碳現(xiàn)象，就會(huì)改變模具的

形狀和性能，影響模具的硬度、耐磨性和使用壽命，招致模具早期失效。

有些鉬含量高的模具鋼，由于容易氧化、脫碳，有一段時(shí)間限制了其推廣應(yīng)用，直到

熱處理工藝裝備發(fā)展以后，采用特種熱處理工藝（如真空熱處理，可控氣氛熱處理、鹽浴

熱處理等）以后，能夠避免氧化、脫碳，這類模具鋼，才順利得到推廣應(yīng)用。鉬基合金雖然

具有極為優(yōu)秀的高溫性能，但是由于在高溫下極易氧化，嚴(yán)重地限制了其應(yīng)用范圍。

至于加工路線要具體到哪套模具哪個(gè)工件訂制加工路線了

模具鋼的性能要求

1. 強(qiáng)度性能

（1）硬度硬度是模具鋼的主要技術(shù)指標(biāo)，模具在高應(yīng)力的作用下欲保持其形狀尺寸不變，必須具有足夠高的硬度。冷作模具鋼在室溫條件下一般硬度保持在HRC60左右，熱作模具鋼根據(jù)其工作條件，一般要求保持在HRC40~55范圍。對(duì)于同一鋼種而言，在一定的硬度值范圍內(nèi)，硬度與變形抗力成正比；但具有同一硬度值而成分及組織不同的鋼種之間，其塑性變形抗力可能有明顯的差別。

（2）紅硬性 在高溫狀態(tài)下工作的熱作模具，要求保持其組織和性能的穩(wěn)定，從而保持足夠高的硬度，這種性能稱為紅硬性。碳素工具鋼、低合金工具鋼通常能在180~250℃的溫度范圍內(nèi)保持這種性能，鉻鉬熱作模具鋼一般在550~600℃的溫度范圍內(nèi)保持這種性能。鋼的紅硬性主要取決于鋼的化學(xué)成分和熱處理工藝。

（3）抗壓屈服強(qiáng)度和抗壓彎曲強(qiáng)度 模具在使用過程中經(jīng)常受到強(qiáng)度較高的壓力和彎曲的作用，因此要求模具材料應(yīng)具有一定的抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度。在很多情況下，進(jìn)行抗壓試驗(yàn)和抗彎試驗(yàn)的條件接近于模具的實(shí)際工作條件（例如，所測(cè)得的模具鋼的抗壓屈服強(qiáng)度與沖頭工作時(shí)所表現(xiàn)出來的變形抗力較為吻合）?？箯澰囼?yàn)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)變量的絕對(duì)值大，能較靈敏地反映出不同鋼種之間以及在不同熱處理和組織狀態(tài)下變形抗力的差別。

2. 韌性

在工作過程中，模具承受著沖擊載荷，為了減少在使用過程中的折斷、崩刃等形式的損壞，要求模具鋼具有一定的韌性。

模具鋼的化學(xué)成分，晶粒度，純凈度，碳化物和夾雜物等的數(shù)量、形貌、尺寸大小及分布情況，以及模具鋼的熱處理制度和熱處理后得到的金相組織等因素都對(duì)鋼的韌性帶來很大的影響。特別是鋼的純凈度和熱加工變形情況對(duì)于其橫向韌性的影響更為明顯。鋼的韌性、強(qiáng)度和耐磨性往往是相互矛盾的。因此，要合理地選擇鋼的化學(xué)成分并且采用合理的精煉、熱加工和熱處理工藝，以使模具材料的耐磨性、強(qiáng)度和韌性達(dá)到最佳的配合。

沖擊韌性系表特征材料在一次沖擊過程中試樣在整個(gè)斷裂過程中吸收的總能量。但是很多工具是在不同工作條件下疲勞斷裂的，因此，常規(guī)的沖擊韌性不能全面地反映模具鋼的斷裂性能。小能量多次沖擊斷裂功或多次斷裂壽命和疲勞壽命等試驗(yàn)技術(shù)正在被采用。

3. 耐磨性

決定模具使用壽命最重要的因素往往是模具材料的耐磨性。模具在工作中承受相當(dāng)大的壓應(yīng)力和摩擦力，要求模具能夠在強(qiáng)烈摩擦下仍保持其尺寸精度。模具的磨損主要是機(jī)械磨損、氧化磨損和熔融磨損三種類型。為了改善模具鋼的耐磨性，就要既保持模具鋼具有高的硬度，又要保證鋼中碳化物或其他硬化相的組成、形貌和分布比較合理。對(duì)于重載、高速磨損條件下服役的模具，要求模具鋼表面能形成薄而致密粘附性好的氧化膜，保持潤滑作用，減少模具和工件之間產(chǎn)生粘咬、焊合等熔融磨損，又能減少模具表面進(jìn)行氧化造成氧化磨損。所以模具的工作條件對(duì)鋼的磨損有較大的影響。

耐磨性可用模擬的試驗(yàn)方法，測(cè)出相對(duì)的耐磨指數(shù)，作為表征不同化學(xué)成分及組織狀態(tài)下的耐磨性水平的參數(shù)。以呈現(xiàn)規(guī)定毛刺高度前的壽命，反映各種鋼種的耐磨水平；試驗(yàn)是以Cr12MoV鋼為基準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比。

4. 抗熱疲勞能力

熱作模具鋼在服役條件下除了承受載荷的周期性變化之外，還受到高溫及周期性的急冷急熱的作用，因此，評(píng)價(jià)熱作模具鋼的斷裂抗力應(yīng)重視材料的熱機(jī)械疲勞斷裂性能。熱機(jī)械疲勞是一種綜合性能的指標(biāo)，它包括熱疲勞性能、機(jī)械疲勞裂紋擴(kuò)展速率和斷裂韌性三個(gè)方面。

熱疲勞性能反映材料在熱疲勞裂紋萌生之前的工作壽命，抗熱疲勞性能高的材料，萌生熱疲勞裂紋的熱循環(huán)次數(shù)較多；機(jī)械疲勞裂紋擴(kuò)展速率反映材料在熱疲勞裂紋萌生之后，在鍛壓力的作用下裂紋向內(nèi)部擴(kuò)展時(shí)，每一應(yīng)力循環(huán)的擴(kuò)展量；斷裂韌性反映材料對(duì)已存在的裂紋發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展的抗力。斷裂韌性高的材料，其中的裂紋如要發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展，必須在裂紋尖端具有足夠高的應(yīng)力強(qiáng)度因子，也就是必須有較大的裂紋長度。在應(yīng)力恒定的前提下，在一種模具中已經(jīng)存在一條疲勞裂紋，如果模具材料的斷裂韌性值較高，則裂紋必須擴(kuò)展得更深，才能發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展。

也就是說，抗熱疲勞性能決定了疲勞裂紋萌生前的那部分壽命；而裂紋擴(kuò)展速率和斷裂韌性，可以決定當(dāng)裂紋萌生后發(fā)生亞臨界擴(kuò)展的那部分壽命。因此，熱作模具如要獲得高的壽命，模具材料應(yīng)具備高的抗熱疲勞性能、低的裂紋擴(kuò)展速率和高的斷裂韌性值。

抗熱疲勞性能的指標(biāo)可以用萌生熱疲勞裂紋的熱循環(huán)數(shù)，也可以用經(jīng)過一定的熱循環(huán)后所出現(xiàn)的疲勞裂紋的條數(shù)及平均的深度或長度來衡量。

5. 咬合抗力

咬合抗力實(shí)際就是發(fā)生“冷焊”時(shí)的抵抗力。該性能對(duì)于模具材料較為重要。試驗(yàn)時(shí)通常在干摩擦條件下，把被試驗(yàn)的工具鋼試樣與具有咬合傾向的材料（如奧氏體鋼）進(jìn)行恒速對(duì)偶摩擦運(yùn)動(dòng)，以一定的速度逐漸增大載荷，此時(shí)，轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)增大，該載荷稱為“咬合臨界載荷”，臨界載荷愈高，標(biāo)志著咬合抗力愈強(qiáng)。

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