本篇文章給大家談談熱作模具鋼夾雜物，以及模具熱處理方法對應的知識點，希望對各位有所幫助。

模具鋼有哪些材質？

模具鋼材質：

一、冷作模具鋼：主要用于制造在冷狀態（室溫）條件下進行壓制成形的模具。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：主要用于制造對高溫狀態的金屬進行熱成形的模具。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：預硬型塑料模具鋼材、時效硬化型模具鋼材、耐腐蝕型模具鋼材、易切削型模具鋼材、馬氏體時效型塑料模具鋼材、鏡面拋光型塑料模具鋼材。

質量提高

1、利用Ca、稀土等微量元素對夾雜物的變質作用，改變鋼中的夾雜物的結構形貌和物性，使鋼中夾雜物球化、細化，從而提高鋼材的力學性能。

2、對鋼錠進行高溫擴散熱處理，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，對鋼錠進行反復的鐓拔和多向軋制，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高溫狀態下的工件進行壓力加工的模具，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

特殊要求的熱作模具有時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

進行模具材料選擇時，必須首先考慮模具的某些基本性能必須能適應所制造的模具的

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，應可以在一定程度上決定其應用范圍。

當然對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，表面往往要與工件產生多次強烈的摩擦，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

能承受機械磨損，而且在承受重載和高速摩擦時，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生粘附、焊接招致工件

表面擦傷，又能減少模具表面進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，

也對改善模具的耐磨性能有良好的影響。

2.模具材料的韌性對于受強烈沖擊載荷的模具，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。

模具材料的化學成分、晶粒度、碳化物、夾雜物的組成數量、形貌、尺寸和分布情況：

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

橫向性能產生很大的影響。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，以適應模具的需要，

足模具材料的重要發展的途徑。

3. 硬度和紅硬性硬度是模具材料的主要技術性能指標，模具在工作時必須具有高

的硬度和強度，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定性抗軟化的能力，對于熱

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。

另外，還要根據不同模具的實際工作條件，分別考慮其實際要求的性能，如對熱作模具鋼要考慮其抗冷熱疲勞性能，對壓鑄模具應考慮其耐融熔金屬的沖蝕性能；對于重載

荷型腔模具應注意其等向性；對于高溫工作的熱作模具應考慮其在工作溫度下的抗氧化

性能；對于在腐蝕介質工作的模具，應注意其抗腐蝕性能；對在高載荷下工作的模具應考

慮其抗壓強度、抗拉強度和抗彎強度、疲勞強度及斷裂韌度等。

二、模具材料的工藝性能

在模具總的制造成本中，特別是對于小型精密復雜模具，模具材料費往往只占總成

本的10-20%，有時甚至低于10%；而機械加工、熱處理、表面處理、裝配、管理等費用

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重要因素，

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

具制造費用。模具材料的工藝性能，經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，在生產過程中，必須嚴格地控制熱加工和冷加工的

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

改善鋼的組織狀態，并采取一些措施，以改善鋼的工藝性能，降低模具的制造費用。

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

的硫、鉛、鈣、稀土金屬等元素或導致模具鋼中碳的石墨化的元素，發展了各種易切削模

具鋼。以后發現有些易切削元素加入以后，會在模具鋼中生產一些有害的夾雜物（如硫

化鐵等），會使鋼的力學性能，特別是橫向的塑性、韌性下降，于是又在精煉后期對鋼水進

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，抑制了硫對鋼的力學性能的不利影響，保留和發揮了其對鋼的可加工性和磨

削性的有利作用，使易切削模具鋼得到進一步地發展。

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，可以使鋼中的碳化物細小、均勻，完全消除了普

通工藝生產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用。

有些模具對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

進行精煉，得到高純凈度的鋼材，以適應鏡面拋光的要求。

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

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

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

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：為了簡化生產工藝，國內外近年來致力于發展采用鑄造工藝直接生

產出接近成品模具形狀的鑄造毛坯。如我國已經研究采用鑄造工藝生產一部分冷作模

具、熱作模具和玻璃成形模具。相應地發展了一些鑄造模具用鋼，對這類材料要求具有

良好的鑄造工藝性能，如流動性、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行修復后重新使用。對這類模具就要求選用焊

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

適應焊接工藝的需要，相尖地發展了一批焊接性良好的模具材料。

冷變形性：為了簡化工藝，提高模具的制造效率，對批量生產的型腔模具，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，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，難以精確地測量和控制溫度，就要求模

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

狀復雜的精密模具，淬硬以后難以修整，就對淬回火的變形程度要求更為嚴格，應該選用

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成

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

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

淬透性；特別是對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。另外對于形狀復雜、要求精度高又容易產

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

（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，如果產生氧化、脫碳現象，就會改變模具的

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，有一段時間限制了其推廣應用，直到

熱處理工藝裝備發展以后，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，才順利得到推廣應用。鉬基合金雖然

具有極為優秀的高溫性能，但是由于在高溫下極易氧化，嚴重地限制了其應用范圍。

至于加工路線要具體到哪套模具哪個工件訂制加工路線了

模具鋼的性能要求

1. 強度性能

（1）硬度硬度是模具鋼的主要技術指標，模具在高應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，熱作模具鋼根據其工作條件，一般要求保持在HRC40~55范圍。對于同一鋼種而言，在一定的硬度值范圍內，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 在高溫狀態下工作的熱作模具，要求保持其組織和性能的穩定，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℃的溫度范圍內保持這種性能，鉻鉬熱作模具鋼一般在550~600℃的溫度范圍內保持這種性能。鋼的紅硬性主要取決于鋼的化學成分和熱處理工藝。

（3）抗壓屈服強度和抗壓彎曲強度 模具在使用過程中經常受到強度較高的壓力和彎曲的作用，因此要求模具材料應具有一定的抗壓強度和抗彎強度。在很多情況下，進行抗壓試驗和抗彎試驗的條件接近于模具的實際工作條件（例如，所測得的模具鋼的抗壓屈服強度與沖頭工作時所表現出來的變形抗力較為吻合）。抗彎試驗的另一個優點是應變量的絕對值大，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。

模具鋼的化學成分，晶粒度，純凈度，碳化物和夾雜物等的數量、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于其橫向韌性的影響更為明顯。鋼的韌性、強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、強度和韌性達到最佳的配合。

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技術正在被采用。

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大的壓應力和摩擦力，要求模具能夠在強烈摩擦下仍保持其尺寸精度。模具的磨損主要是機械磨損、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生粘咬、焊合等熔融磨損，又能減少模具表面進行氧化造成氧化磨損。所以模具的工作條件對鋼的磨損有較大的影響。

耐磨性可用模擬的試驗方法，測出相對的耐磨指數，作為表征不同化學成分及組織狀態下的耐磨性水平的參數。以呈現規定毛刺高度前的壽命，反映各種鋼種的耐磨水平；試驗是以Cr12MoV鋼為基準進行對比。

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，評價熱作模具鋼的斷裂抗力應重視材料的熱機械疲勞斷裂性能。熱機械疲勞是一種綜合性能的指標，它包括熱疲勞性能、機械疲勞裂紋擴展速率和斷裂韌性三個方面。

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次數較多；機械疲勞裂紋擴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部擴展時，每一應力循環的擴展量；斷裂韌性反映材料對已存在的裂紋發生失穩擴展的抗力。斷裂韌性高的材料，其中的裂紋如要發生失穩擴展，必須在裂紋尖端具有足夠高的應力強度因子，也就是必須有較大的裂紋長度。在應力恒定的前提下，在一種模具中已經存在一條疲勞裂紋，如果模具材料的斷裂韌性值較高，則裂紋必須擴展得更深，才能發生失穩擴展。

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；而裂紋擴展速率和斷裂韌性，可以決定當裂紋萌生后發生亞臨界擴展的那部分壽命。因此，熱作模具如要獲得高的壽命，模具材料應具備高的抗熱疲勞性能、低的裂紋擴展速率和高的斷裂韌性值。

抗熱疲勞性能的指標可以用萌生熱疲勞裂紋的熱循環數，也可以用經過一定的熱循環后所出現的疲勞裂紋的條數及平均的深度或長度來衡量。

5. 咬合抗力

咬合抗力實際就是發生“冷焊”時的抵抗力。該性能對于模具材料較為重要。試驗時通常在干摩擦條件下，把被試驗的工具鋼試樣與具有咬合傾向的材料（如奧氏體鋼）進行恒速對偶摩擦運動，以一定的速度逐漸增大載荷，此時，轉矩也相應增大，該載荷稱為“咬合臨界載荷”，臨界載荷愈高，標志著咬合抗力愈強。

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