热锻（作）模的硬度要求及热处理工艺

热作模具钢常选用的材质为中碳低合金热锻模具钢，如5CrMnMo、5CrNiMo等，考虑到其在高温下服役的具体条件，对于热锻模具的热处理要求见表1。

（1）正确把握预冷与在油中的冷却时间
对于模面和模尾应进行防氧化的保护措施，5CrMnMo、5CrNiMo钢的常温热处理加热温度为820～860℃，在盐炉中的保温系数为0.8～1.0min/mm，该类模具的热处理重点或关键在于加热后的预冷和在油中的停留时间。其中预冷的目的是降低淬火内应力，减少变形，冷至750～780℃后在循环油中冷却。
控制出油的温度在150～200℃（即模具出油冒青烟而不起火），否则因模具内部产生巨大的内应力而引起开裂，出油后立即进行回火，不允许冷却到室温再回火。

（2）回火工艺和组织
对于小型模具推荐采用分级淬火，在160～180℃的硝盐中冷却时间为0.3～0.5 min/mm ，得到细小的马氏体+少量的残余奥氏体组织，硬度在52～56HRC。充分回火后为均匀的回火索氏体+托氏体，为防止开裂，首先在350～400℃保温0.5～0.6h，随后以40～50℃/h的加热速度升到要求的回火温度。一般考虑到模具钢淬火后残留较多的奥氏体，因此应进行多次回火处理，为避免回火脆性的产生，回火后应油冷至100℃左右提出空冷，随后应在160～180℃进行低温回火，目的是消除油冷产生的内应力，热锻模的回火温度与硬度的关系参见表2。

表1   热锻（作）模的硬度要求
模具的高度H/mm 模面硬度（HRC） 模尾硬度（HRC）
≤250  小型 47～41 39～35
250～400   中型 44～39 37～33
≥400   大型 39～35 35～33

表2    5CrMnMo、5CrNiMo钢热锻模的回火温度与硬度的对应关系
回火温度/℃ 硬度（HRC）
380～400
480～500 48～52
44～48
500～540
560～580 40～44
36～40

（3）等温淬火或复合等温处理
除此之外，也可采用等温淬火工艺，将5CrMnMo、5CrNiMo钢加热到900℃，淬火后获得了板条马氏体组织，在500～520℃进行回火处理。可有效地降低热锻模过早脆性断裂和提高寿命。为防止该类钢变形、开裂，出油温度不能太低，出温温度通常在200℃，略低于两种钢的Ms点，因此当心部组织转入380～450℃的回火炉中时，有可能转变为上贝氏体组织，从而造成热锻模的冲击韧性的降低，使用寿命低。

为了提高冲击韧性和使用寿命，采用等温复合热处理可以取得一定的成效，其工艺为先在160～180℃硝盐中分级，发生部分马氏体转变，随后在280～300℃的硝盐中等温淬火2～3h。也可采用先油冷到150℃左右，再转入280～300℃的硝盐中等温2～3h，均获得了混合组织为马氏体+下贝氏体+残余奥氏体，然后提出空冷，根据所需硬度在规定的温度下回火，该类工艺处理的模具与常温的处理相比，在硬度相同的前提下，韧性得到了显著改善，同时提高了使用寿命。

3Cr2W8V热作模具钢具有低的含碳量，淬火温度在1075～1150℃范围内，硬度在48HRC以上，热处理后具有高的耐热性，耐疲劳性好，尺寸稳定等特点。淬火温度低于1100℃，得到了4～6级的中等晶粒，而超过了1150℃晶粒明显长大。因此对于要求韧性较高的模具，选用较低的淬火温度（如1050℃），有些热作模具要求红硬性较高，可选用较高的淬火温度（如1150℃），回火温度选择540～560℃，而且进行两次回火为宜。考虑到该钢制作的热作模具的主要失效形式为早期脆断，是热疲劳强度、冲击韧性上着手，其次才是红硬性，即尽可能降低淬火温度，提高回火温度，晶粒细小则韧性增加，有利于提高使用寿命。

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