介绍几种先进热作模具钢

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介绍几种先进热作模具钢

　　热镦模是用来制造较大规格紧固件的模具,在工作时要承受较大的载荷(如压力、扩张力等)，应满足以下的性能要求，高的热硬性和高温耐磨性、足够的强度和韧性、高的抗热疲劳能力，在反复热应力的作用下，不发生龟裂、氧化。

　　H13（4Cr5MoSiV1）钢目前在紧固件企业采用的比较多，主要含Cr、Mo、V等合金元素，其有良好的工艺性和使用性能，H13已逐步取代因韧性不足和热疲劳抗力不足，而引起失效的3Cr2W8V钢。 从强韧性兼顾，工艺稳定性、生产成本，以及适用范围等综合而言，H13钢在紧固件企业仍是首选。

　　近10年来，国内外在发展优质模具钢方面，做了大量工作，推出了多种H13改良型钢种。高速、高效、环保、节能的现代紧固件业的发展，不断对模具钢性能提出了更高的要求。为此，国内外钢铁公司研发成功一系列在某些性能方面优于H13钢。这主要应归功于冶金工业和热作模具钢质量控制新技术、新装备的应用。

　　1．HD2热作模具钢

　　HD2钢是采用多种化学成分的合金化方案钢种，工作温度可在870-930℃高温区进行。通过合理的成分配比，使其在达到较高热强性的同时，又保持良好的韧性、导热性以及工艺性能，热疲劳性能明显优于3Cr2W8V钢。且钢中加入微量的Nb元素，提高了M6C23和MC型碳化物的稳定性，使得显微组织的晶粒度更加细化，从而降低了钢在服役期间的过热敏感性，HD2钢材料不仅是热镦模的理想材料，也同样适用于热挤压模的材料。
HD2与3Cr2W8V钢在同样工艺下淬火回火，HD2钢抗回火稳定性好，洛氏硬度要分别高出3-5HRc。

　　2．4Cr3Mo3W4VNb（GR钢）

　　GR钢是针对高速热镦模和热挤压等热变形模具而研发的一种模具钢。具备高温强度和良好的热稳定性，适当的塑性、韧性，良好的淬透性、热传导性，加入了Nb等微量元素、碳氮元素形成碳化物的弥散分布，进一步提高了钢的高温强度和回火稳定性、钢的耐磨性。

　　实践证明，GR钢与3Cr2W8V钢相比在630℃温度下工作，前者硬度51.5HRc,后者47.3 HRc。GR钢的热疲劳裂纹比3Cr2W8V钢多，而是裂纹多而深度浅，3Cr2W8V钢裂纹少，裂纹明显深，这更容易引起热疲劳失效，模具使用时的寿命就会降低。因此，GR钢具有明显抗热疲劳的能力。

　　3．DIEVAR热作模具钢
　
　　DIEVAR热作模具钢是在H13钢的基础上进行了成分的优化，主要的化学成分进行调整，增加了钼含量并减少了碳的含量，且采用先进的冶金生产工艺制造。一般来说，热镦模具的失效形式的依此排列是热磨损、严重开裂、塑性变形和热龟裂。ASSAB8407钢与DIEVAR钢相比在1030℃淬火、600℃回火前者保温44h，后者保温55h，DIEVAR热作模具钢硬度从45HRc降至35HRc。这说明DIEVAR钢抗软化能力提高25%，也就是服役寿命长的原因之一。

　　4．HOTVAR热作模具钢

　　HOTVAR钢的使用硬度54-58 HRc，具有极佳的热稳定性，还具有相当好的抗回火稳定性、更高的高温强度。在550-650℃回火温度下硬度仍为48-56 HRc，对于热镦模具应用来说，都是十分重要的服役条件，硬度的变化表明了材料的抗回火能力的基本数据。

　　5．SWPH13钢

　　SWPH13钢是H13钢的升级换代产品，各项技术指标均高于H13钢。采用先进冶炼技术，DC直流电弧炉、LF钢包精炼炉、VD真空脱气装置、AC三相交流电弧炉、LFV钢包精炼，高温扩散退火工序，消除一次共晶碳化物，改善成分偏析，获得均匀的组织。试样经过3000次冷热循环后裂纹深度形貌对比，SWPH13钢试样裂纹数目最少，5条裂纹的平均深度也是最小。而H13钢和ASSAB8407钢不但裂纹数目多，而深度超过60%以上。故SWPH13钢在经过高温均匀化，热疲劳性能得到提高。因此，疲劳性能较好，当今热作模具钢的主流产品。