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%,并含有Cr、Mn、Ni、Si等合金元素。根据工作温度、性能和用途,热作模具钢可分以下几类:
① 通用型热作模具钢:以55NiCrMoV6为代表的低合金热作模具钢;以H13为代表的中合金热作模具钢;3Cr3Mo3VSi钨系钼系热作模具钢。
② 高淬透性特大型锻压模块用钢:淬透性好,尺寸较大的模具心部可以获得均匀的性能。
③ 高热强性模具钢又可分为以下四类。
a.中合金高热强性模具钢:一般是在3Cr3Mo3SiV(H10)基础上增加W、Mo、Co、Nb等元素,提高其高温性能,如美国ASTM标准钢号H10A,我国开发的3Cr3Mo3W2V等。
b.沉淀硬化型热作模具钢:这类钢的含碳量较低,一般在2%左右。含有一些沉淀硬化的合金元素如V、Vb、Ni、Al、Mo等,模具钢在淬火后,采用较低温度回火(约400℃),硬度为40HRC左右,由于含碳量低,中温回火后为板条状低碳马氏体,具有良好的韧性,切削性,可以进行型腔加工。
c.低碳高速钢和基体钢:高速工具钢具有良好的抗回火软化性能和高温硬度,但是其韧性和耐冷热疲劳性能较差。低碳高速钢是将高速钢的碳含量由1%左右降至0.3%~0.6%,在牺牲部分红硬性和耐磨性的情况下,提高韧性和耐冷热疲劳性能。 d.奥氏体型热作模具钢:这类钢经固溶时效处理后,在700~800℃仍保持较好的强度,如日本日立金属公司的5Mn18Cr10V2、我国的7Mn10Cr8Ni10Mo3V2等。
(8)其他热作模具钢 为提高热冲、热轧、热锻及中、小机械压力机用模具钢的性能,以替代目前采用的5CrNiMo、5CrMnMo、3Cr2W8V钢种,多年来国内进行了许多研究,如20世纪70年代研制的35Cr3Mo3W2V(HM1)、3Cr3Mo3VNb(HM3)、4Cr3MoW4VNb(GR)、等,在热稳定性、抗热疲劳性等方面均有所提高。
此外,国内还研制了5Cr4W2Mo2SiV、5Cr4Mo6Ni2WV、7W4Cr2MoNiV、5Cr4W5MoV等钢种,用于热精锻或热挤压模,效果也好。1980年代研制的高热高强韧性钢28Cr2NiMoWVSi、6Cr2Mn2SiMoV、65W8Cr4VTi(LM1)、65Cr5Mo3W2VSiTi(LM2)、4Cr2Mo2WV(TM)、4Cr3Mo2NiVNb(HD),其中,TM、HD钢用来代替3Cr2W8V效果较好。
为提高大截面机锻模与锤锻模的热强性,近年研制的钢种有5Cr2NiMoVSi、45Cr2NiMoVSi、55NiCrMoV、ER8、3Cr2MoWVNi、4Cr2MoVNi