热作模具对材料性能的要求及成分特点

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一、性能要求
    根据工作条件，热作模具可分为热锻模、热挤压模、压铸模和热冲裁模等几类。
    热作模具在工作中既有力的作用又有温度的作用，从而使模具的工作条件复杂化，对模具加工材料的特性要求也更加严格。为了满足热作模具的使用要求，热作模具加工材料应具备下列基本特性:
    1)较高的高温强度和良好的韧性。热作模具，尤其是热锻模，工作时承受很大的冲击力，而且冲击频率很高，如果模具没有高的强度和良好的韧性，就容易开裂。
    2)良好的耐磨性能。由于热作模具工作时除受到毛坯变形时产生摩擦磨损之外，还受到高温氧化腐蚀和氧化铁屑的研磨，所以需要热作模具加工材料有较高的硬度和抗枯附性。
    3)高的热稳定性。热稳定性是指钢材在高温下可长时间保持其常温力学性能的能力。热作模具工作时，接触的是炽热的金属，甚至是液态金属，所以模具表面温度很高，一般为400一70090。这就要求热作模具加工材料在高温下不发生软化，具有高的热稳定性，否则模具就会发生塑性变形，造成堆塌而失效。
    4)优良的耐热疲劳性。热作模具的工作特点是反复受热受冷，模具一时受热膨胀，一时又冷却收缩，形成很大的热应力，而且这种热应力是方向相反、交替产生的。在反复热应力作用下，模具表面会形成网状裂纹(龟裂)，这种现象称为热疲劳，模具因热疲劳而过早地断裂，是热作模具失效的主要原因之一。所以热作模具加工材料必须要有良好的热疲劳性。
    5)高淬透性。热作模具一般尺寸比较大，热锻模尤其是这样，为了使整个模具截面的力学性能均匀，这就要求热作模具钢有高的淬透性能。
    6)良好的导热性。为了使模具不至于积热过多，导致力学性能下降，要尽可能降低模面温度，减小模具内部的温差，这就要求热作模具加工材料要有良好的导热性能。
    7)良好的成形加工工艺性能，以满足加工成形的需要。
    二、成分特点
    热作模具钢的成分与合金调质钢相似，一般碳的质量分数小于0.5%(个别钢种碳的质量分数可达0.6%一0.7%)，并含有Cr, Mn, Ni, Si等合金元素。碳含量低可保证其具有足够的韧性。合金元素的作用是强化铁素体和增加淬透性。为了防止回火脆性，还加人Mo,w等元素;为了提高高温强度和热疲劳抗力，需增加相当数量的Cr, W及Si。这些元素提高了相变温度，使模面在交替受热与冷却过程中不致发生相变而发生较大的容积变化，从而提高其抗热疲劳的能力。另外，W, Mo, V等在回火时以碳化物形式析出而产生二次硬化，使热作模具钢在较高温度下仍保持相当高的硬度，这是热作模具钢正常工作的重要条件之一。