热成型模具,诸如热锻、热挤压、压铸等,其作业环境往往遭遇高温、高压、冷热频繁交替以及摩擦磨损等一系列严峻挑战。鉴于此,对模具钢材的性能提出了严格的标准:它必须具备高温下的强度、良好的热稳定性、出色的抗热疲劳能力(即抗冷热裂纹的能力)、优良的耐磨性以及必要的韧性。
依据模具作业的温度范围、所采用的成型材料以及施加的压力程度,通常可将热成型模具钢材划分为若干种类别:
1. 低合金热作模具钢
适用于温度在600℃以下、压力适中的热成型场合,例如中小型锻造模具、热冲压模具等,其成本相对较低,且整体性能表现稳定。
5CrNiMo是一种典型的低合金热作钢,其淬透性能优越,在高温下既保持适中的强度也具备良好的韧性,同时具备较强的抗热疲劳能力,因此广泛适用于制造中小型的锻造模具,包括锻造碳钢和合金钢等工件。
5CrMnMo的性能与5CrNiMo相近,不过其淬透性略逊一筹;同时,它的成本相对较低。因此,它非常适合用于制造形状较为简单的中小型热锻模具以及热挤压模具。

2. 中合金热作模具钢
在600至800摄氏度的高温以及较高的压力条件下,该材料展现出更佳的热强度和抵抗热疲劳的能力。
H13(可瑞得CH302.CH307.CH300)是一种用途极为广泛的热作模具钢。它具备出色的耐高温强度,优异的抗热疲劳性能,同时兼具良好的耐磨性和韧性。因此,这种钢材非常适合用于铝/镁合金压铸模具、热挤压模具以及热锻模具等。
性能与H13相近,钒含量略少,高温下的强度略弱,成本相对较低,适用于对热强性需求不那么高的热成型模具。
3. 高合金热作模具钢
适用于超过800℃的高温环境及高应力状况,该材料展现出更优越的耐高温性能和耐磨损能力。
3Cr2W8V是一种典型的合金热处理钢,其耐高温特性十分显著,具备优异的抗热磨损能力;然而,其韧性相对较弱,容易发生裂纹现象。
可瑞得CH热作系列,属于一种典型的高合金热作钢,其特点在于韧性和耐磨性均十分突出,因而非常适合用于那些对耐磨性要求极高的热成型模具制造。

4. 新型高性能热作模具钢
为应对极端工况条件(诸如极端高温环境、大规模生产需求)而设计,其性能表现更为卓越,然而相应的制造成本也相对较高。
粉末冶金热作模具钢,诸如ASP-60、H19等型号,其特点在于运用粉末冶金技术有效去除成分不均匀,从而在高温下展现出卓越的强度、耐磨性以及抗热疲劳性能,这些优势使其成为铝压铸、高温合金锻造等对材料性能要求极高的应用场景的理想选择。
低碳高速钢基热作钢,这种材料既具备高温下的强度,又拥有良好的韧性;其抗热疲劳性能更是超过了H13钢,因此非常适合用于制造大型热锻模具以及形状复杂的热成型模具。
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