一、熱變形模具的服役條件、失效方法和性能請求：
　　　 根據工作條件，熱成形模具（又稱熱作模具）可以分為錘鍛模、熱擠壓模、熱鐓模、精鍛模和壓鑄模。
　　　 1、錘鍛模
　　　 工作條件：在高溫下通過沖擊加壓，強迫金屬成形。模具在工作過程中經受宏大的沖擊負荷，同時經受壓應力、拉應力和附加曲折應力，被鍛金屬在模具型腔內運動又產生強烈的摩擦力，型腔表面經常與高溫金屬(玄色金屬為1100～1150℃,有色金屬溫度稍低)接觸，被加熱至300～400℃，局部高達500～600℃。此外用于經常受到重復加熱和冷卻，極易產生熱疲憊損傷。
　　　 失效方法：型腔尺寸被磨損和產生縱向、橫向裂紋，以及網狀裂紋(龜裂)，即所謂熱疲憊裂紋。
　　　 性能請求：在工作溫度下保持高的強度、良好的沖擊韌性、高的熱疲憊抗力、良好的抗氧化性、抗熱沖刷才能、良好的導熱性。
　　　 2、熱擠壓模
　　　 工作條件：熱擠壓模的受力情況與冷擠壓模有類似的一面，熱擠壓沖頭在全部工作過程中的受力狀態是蒙受帶曲折應力的拉壓(大壓、小壓)交變應力(拉壓疲憊),也蒙受必定的多次沖擊壓縮負荷。另一方面在冷、熱應力作用下，沖頭又經受熱疲憊和沖刷(又稱熱磨損)。
　　　 失效方法：熱疲憊(龜裂)裂紋和表面磨損
　　　 性能請求：請求模具材料在工作溫度下有高的強度(拉壓疲憊強度和曲折疲憊強度)、高的硬度和高的耐磨性，高的熱疲憊抗力、抗氧化性、抗熱沖刷才能和良好的導熱性。
　　　 3、壓鑄模
　　　 工作條件：在高壓下使熔融金屬壓鑄成形，故模具在工作時經受高的壓力，重復與熾熱金屬(有色合金600℃左右；玄色金屬壓鑄溫度更高)接觸，被重復加熱與冷卻、工作型腔易產生熱疲憊和磨損，且型腔與熾熱的金屬相接觸，易產生化學作用。
　　　 失效產生：在機械、熱和化學介質作用下，模具型腔變得粗糙，產生裂紋、損傷、磨損與腐化等。
　　　 性能請求：高的淬透性，精良的抗熱燒蝕性(包含高的熱疲憊抗力。抗氧化性和熱強性)。
二、鍛模用鋼
　　　 我國應用最廣泛的錘鍛模用鋼為5CrMnMo,5CrNiMo。
　　　 1.化學成分
　　　 這類鋼請求有必定的硬度，又請求有高的沖擊韌性。
　　　 碳：碳含量不宜過高，一般在0.45-0.6%之間。
　　　 鉻：鉻可以提高鋼的強度，含量在1％左右，能較明顯地提高鋼的沖擊韌性，同時增加鋼的淬透性和回火穩固性。
　　　 鎳：鎳明顯地提高鋼的強度和韌性，對于同時含鉻、鉬的鋼來說，鎳能大大提高鋼的淬透性。
　 錳：錳重要用來代替鎳，能明顯地提高鋼的淬透性，錳增加鋼的過熱敏感性并引起回火脆性。
　 硅：硅能增加鋼的淬透性，提高鋼的強度。回火穩固性和耐熱疲憊性，但硅含量較高(>1%)使，會增加鋼的回火脆性，下降沖擊韌性。
　 鉬、釩：鉬和釩的都能細化晶粒，減少過熱偏向，提高鋼的回火穩固性，鉬還能削弱回火脆性。
　 2、鑄造和退火
　 錘鍛模用鋼由于在工作過程中蒙受很高的應力和沖擊載荷，所以必需具有均勻的組織和性能，這對于大型的或外形復雜的模具尤為重要。因此，對于制作蒙受高負荷或大型模具的坯料，要經過各向鑄造的過程，并進行鐓粗和拔長，其交替進行的次數應不少于2～3次。5CrNiMo、5CrMnMo等鋼的鑄造加熱溫度為1150～1180℃，終鍛溫度為850～880℃。為減輕脫碳現象，加熱溫度不宜過高，加熱時間不宜過長。鑄造后應進行緩冷。鍛坯可進行不完整退火或高溫回火。5CrNiMo鋼的退火工藝如下：
鋼號 加熱溫度
(℃) 保溫時間
(h) 冷卻方法
5CrNiMo 780-800 4-6
爐冷( 50 ℃/h)至～500℃后空冷

　 3、淬火和回火
　 小型鍛模：由于小型模鍛件冷卻比擬快，強度較高，故鍛模需具有較高的耐磨性，硬度應在HRC40～44范疇內。
　 中型鍛模：中型鍛模加工較大的鍛件，答應有較低的硬度HRC36～41。
　 大型鍛模：大型鍛模由于鍛模尺寸很大，淬火時的應力和變形比擬大，需要有較高的韌性，硬度以在HRC35～38范疇內為宜。
　 錘鍛模用鋼的淬火溫度和回火如下：
鋼號 淬火溫度(℃) 冷卻介質 硬度(HRC)
5CrNiMo 830-860 油 53～58
5CrMnMo 820-850 油 53～58

鋼號
鍛模類型 回火溫度(℃) 硬度(HRC)
5CrNiMo 小型 490～520 44～47
　 中型 520～540 38～42
大型
560～590 34～37

5CrMnMo 小型 490～520 41～47
- 中型 520～540 38～41

三、熱擠壓、壓鑄模用鋼
　 很多熱擠壓模、壓鑄模需較長時間與高溫的金屬接觸，受熱的溫度比擬高，還要蒙受較高的應力。
　 此類鋼常見的有鉻系和鎢系，成分如下：
　 1、鉻系熱變形模具鋼
　 鉻系熱變形模具鋼含有大約5％Cr,并參加W、Mo、V、Si。由于含Cr較高，因而有較高的淬透性。參加1％Mo時，淬透性更高，故尺寸很大的模具淬火時也可以空冷。圖8-4-1為淬火溫度對4Cr5MoSiV鋼硬度的影響。

　 這類鋼具有高的強度和韌性，抗氧化性較好(由于含Cr和Si)，Si、Cr還提高鋼的臨界點，有利于提高其抗熱疲憊性能，參加V可加強鋼的二次硬化現象，增加熱穩固性。圖8-4-2為回火溫度對幾種鋼硬度的影響。

　 2、鎢系熱變形模具鋼
　 鎢系熱變形模具鋼重要用于制作尺寸不大的熱鍛模、鋁及銅合金的壓鑄模、鋼及銅合金的熱擠壓模等。
　 鎢系熱變形模具鋼的重要特點是具有高的熱穩固性，W提高熱穩固性和耐磨性，含W量越高，熱穩固性越高。Cr增加鋼的淬透性，使模具有較好的抗氧化性。3Cr2W8V鋼由于大批合金元素的參加，使共析點大大左移，因此含碳量不高，但已屬于過共析鋼。碳化物形成元素W和Cr提高鋼的臨界點，因而提高抗熱疲憊性能，同時在高溫下比低合金熱變形模具鋼具有更高的強度和硬度。
　 3、鑄造和熱處理：
　 以3Cr2W8V鋼為例：
　 鑄造：
　 始鍛溫度為1080～1120℃，終鍛溫度為900～850℃。
　 退火：
　 退火工藝為830～850℃，保溫3～4h后，以£ 40℃/h的速度爐冷至£ 400℃，出爐空冷。退火狀態組織為鐵素體基體上散布著M2C和M23C6。
　 淬火：
　 成品熱處理工藝一般采用1080℃～1150℃淬火加熱。如請求高溫機械性能時(如作壓鑄模),則采用上限加熱溫度，使合金碳化物充分溶解，以保證高硬度和高的熱硬性。對于蒙受必定載荷，請求有較好韌性的模具(如熱鍛模)，則采用下限淬火溫度。淬火后的組織為馬氏體和過剩碳化物(6%左右)以及殘余奧氏體。硬度為HRC50-55。
　 回火：
　 回火溫度一般采用560～600℃，回火組織為回火馬氏體＋過剩碳化物，硬度HRC40～48。
　 這類鋼重要用于制作高溫下蒙受高應力，但不蒙受沖擊負荷的壓鑄模、熱擠壓模和頂鍛模等。

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