模具在古代鑄造就已經(jīng)有了，至今在工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)中已經(jīng)是一種基礎裝備，隨著(zhù)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展得到了廣泛地使用。錘鍛模具工作環(huán)境惡劣，在鍛造循環(huán)過(guò)程中不斷地承受著(zhù)機械載荷和熱載荷作用。目前我國的大多數企業(yè)，模具使用壽命比較低，僅相當于國外的1/5～1/3。實(shí)踐證明，在模具設計和制造過(guò)程中，若能選用恰當的鋼材，確定合理的熱處理工藝，對充分發(fā)揮材料的潛在性能、降低成本、提高錘鍛模具的質(zhì)量和使用壽命都將起到重大的作用。

模具鋼的選擇

在鍛造過(guò)程中，模具型腔與高溫鍛坯接觸，模具工作面溫度常達300～400℃，有時(shí)局部可達500～600℃；模具型腔與很高溫度的鍛坯打后，又受到反復冷卻，即在急冷急熱條件工作；模具型腔與變形金屬發(fā)生相互摩擦，即工作面受到熱磨損。這就是錘鍛模具的工作條件，正是這種工作條件，要求這類(lèi)模具鋼應具有下列基本性能。

⑴淬透性高，以保證這種大型模具沿整個(gè)截面具有均勻一致的力學(xué)性能。

⑵沖擊韌性好，熱疲勞抗力高，以保證能承受沖擊載荷及在急冷急熱反復熱沖擊下，不因變形不一致發(fā)生龜裂。

⑶導熱好，以保證模具型腔表面的熱量盡快傳導外散，降低模具的溫升，有利于減少熱磨損及熱疲勞損傷。

⑷較高的抗回火穩定性及高溫強度，以減少熱塑性變形。

⑸較好的抗氧化性能和加工工藝性能。為滿(mǎn)足上述性能，高韌性熱作模具鋼中不能含有太高的碳及碳化物形成元素，通常碳質(zhì)量分數ωc在0.3%～0.5%左右，為提高淬透性及熱強性加入少量鉻、鉬、釩、鎳、錳、硅等，加入少量鉬或鎢有助于清除高溫回火脆性。

模具鋼快速辨別牌號

45Cr2NiMoVSi、B2鋼錘鍛模具的熱處理

因5CrNiMo、5CrMnMo及5CrMnMoSiV具有淬透性、回火穩定性較好，常用于制作中小型的錘鍛模。但為彌補5CrMnMo、5CrNiMo及5CrMnMoSiV在較大截面和較高溫度時(shí)熱穩定性、熱疲勞性及淬透性不夠的缺陷，大型錘鍛模具常使用45Cr2NiMoVSi、B2等大截面熱鍛模具鋼。與5CrNiMo、5CrNiMo及5CrMnMoSiV相比，45Cr2NiMoVSi和B2中既含有較高的Cr和Mo，又加入了少量的V，使CCT曲線(xiàn)上的高溫轉變區上移，低溫轉變區顯著(zhù)右移，提高了鋼的淬透性。截面尺寸在500mm×500mm以下的模具經(jīng)970～990℃淬火，650～680℃回火后，硬度可達36～44HRC。而且45Cr2NiMoVSi和B2具有二次硬化能力，其高溫強度較5CrNiMo鋼高50%，熱穩定性高出100～150℃，沖擊韌性則相當。另外，鋼的熱磨損性、熱疲勞性及抗熱裂紋擴展的能力也強于5CrNiMo。這兩種鋼用于12000t以下機械壓力機模具及16t錘以下模鍛模具，模具的使用壽命是5CrNiMo鋼制造的同種模具壽命的數倍。

模具裝爐要求

⑴錘鍛模具裝爐時(shí)，兩模塊之間、模塊與爐壁之間的間隔不小于50mm。裝爐長(cháng)度不大于爐子有效長(cháng)度的3/4，不允許兩塊模塊上下堆放，同爐各模塊尺寸應盡量相近。若同爐模塊尺寸大小有差異，可將模塊尺寸大的放在爐子的內側，尺寸小的靠近爐門(mén)擺放。

⑵錘鍛模具裝爐時(shí)，要了解模具加工情況，必要時(shí)應采用真空爐熱處理或者裝箱保護加熱，模具型腔等處有足夠加工余量時(shí)可直接加熱。

淬火處理要求

⑴升溫和預熱要求：為保證模塊溫度均勻，應注意緩慢加熱升溫，并應分別在600～650℃、850～900℃溫度下預熱均溫。具體預熱保溫時(shí)間見(jiàn)【錘鍛模具的保溫和油冷時(shí)間(45Cr2NiMoVSi)表】。

⑵保溫要求：45Cr2NiMoVSi在960～980℃保溫，保溫時(shí)間根據工件有效厚度而定，具體保溫時(shí)間見(jiàn)表1。B2鋼工藝參數見(jiàn)表【錘鍛模具的保溫和油冷時(shí)間(B2鋼)】。注意，大型模具淬火溫度應采用上限，小型模具用下限。

⑶預冷要求：錘鍛模具保溫結束后，為減小變形，出爐后應在空氣中預冷，大模塊空冷約7～10min，小模塊約5～7min，然后油冷。

⑷油冷要求：冷卻油溫在20～70℃。淬火油的最高使用溫度應低于其閃點(diǎn)60～80℃。為保證鍛模冷卻均勻，應選擇適當的冷卻運動(dòng)方向，運動(dòng)時(shí)間據模塊大小而定（一般30～40min)，然后靜止冷卻，45Cr2NiMoVSi冷卻時(shí)間參考表【錘鍛模具的保溫和油冷時(shí)間(45Cr2NiMoVSi)】，B2鋼參數見(jiàn)表【錘鍛模具的保溫和油冷時(shí)間(B2鋼)】。錘鍛模具出油溫度150～200℃，此時(shí)錘鍛模具提出油面只冒青煙而不著(zhù)火，如將水滴滴至模具表面有緩慢的爆裂聲，淬火（淬油)后金相組織為板條馬氏體+粒狀碳化物+少量殘留奧氏體，如下圖。

錘鍛模具回火處理要求

為避免淬火應力過(guò)大產(chǎn)生裂紋，錘鍛模具出油后立即裝爐回火。應盡量避免降溫回火，必須采用降溫回火時(shí)，爐溫必須降至300℃以下?；鼗鹧b爐順序應盡量和淬火時(shí)的一致。為了消除殘余應力，必須進(jìn)行兩次回火。經(jīng)兩次回火后的組織為回火索氏體+粒狀碳化物，見(jiàn)下圖所示。

⑴升溫和預熱?；鼗饻囟瘸^(guò)500℃，必須在250～300℃預熱，預熱保溫時(shí)間見(jiàn)表【鍛模在電爐中的回火保溫和冷卻(B2鋼、45Cr2NiMoVSi)】。

⑵保溫?；鼗饻囟雀鶕捕纫蠖?，具體數值見(jiàn)表【回火溫度】。第一次回火規程具體見(jiàn)表【鍛模在電爐中的回火保溫和冷卻(B2鋼、45Cr2NiMoVSi)】。

⑶冷卻。保溫結束后出爐空冷。

燕尾部分回火要求

燕尾部分硬度要求3.6～3.8dB。為保證燕尾部分的硬度合格，應使用專(zhuān)用加熱爐重新加熱燕尾，回火溫度定為720～740℃，保溫4～5小時(shí)，保溫結束后在爐中放至500℃以下吊出空冷?；鼗饡r(shí)注意，翻新次數多厚度薄的模塊要熱爐回火，以免時(shí)間長(cháng)，使承擊面和型槽硬度降低。在第一次回火之后進(jìn)行。

錘鍛模具第二次回火要求

第二次回火應在第一次回火、燕尾回火冷到室溫后才能進(jìn)行，第二次回火的溫度一般比第一次的低10～20℃，保溫時(shí)間可比第一次回火縮短20%～25%，保溫結束后出爐空冷。其他工藝規程參照表【鍛模在電爐中的回火保溫和冷卻(B2鋼、45Cr2NiMoVSi)】。

熱處理檢驗

保證熱處理的有效性，是保證錘鍛模質(zhì)量的關(guān)鍵，必須進(jìn)行外觀(guān)、硬度檢驗，并根據檢驗結果，及時(shí)修訂熱處理工藝參數，保證后期熱處理質(zhì)量。

⑴外觀(guān)檢驗：檢驗經(jīng)熱處理后錘鍛模具是否有變形，防止變形過(guò)大造成后續加工問(wèn)題。使用著(zhù)色探傷，檢驗錘鍛模具是否出現裂紋。

⑵硬度檢驗：使用風(fēng)動(dòng)工具，在模具承擊面、橋部、型槽以及燕尾平面打磨平面，打磨深度以見(jiàn)模具原材料火花為止，使用布氏硬度計，檢驗模具硬度是否合格。

返淬要求

淬火后若硬度不合格，允許對錘鍛模具進(jìn)行返淬。返淬前退火及其隨后的淬火均應裝箱保護，以防承擊面和模具型槽進(jìn)一步氧化脫碳。裝箱以干生鐵屑和6%～8%木炭為保護劑。退火工藝為模塊隨爐升溫至600～650℃預熱保溫2～3小時(shí)，然后隨爐升溫至800～820℃保溫，保溫結束后冷卻。退火保溫時(shí)間和冷卻方式見(jiàn)表【退火保溫時(shí)間及冷卻】。返淬溫度可比正常淬火溫度低20℃，保溫時(shí)間要適當延長(cháng)2～3小時(shí)。

錘鍛模具翻新的熱處理要求

錘鍛模具失效后，在一定范圍內允許進(jìn)行下落翻新，在模具下落后，應進(jìn)行模具硬度檢查，檢測部位包括承擊面、模具型槽及燕尾面，檢驗是否符合設計要求。

⑴如果硬度檢測合格，可以不進(jìn)行淬火處理，但是模具加工成品后，應進(jìn)行去應力回火。具體工藝為：根據模塊大小在380～400℃預熱2～3小時(shí)、在600～620℃保溫5～10小時(shí)后空冷，注意，預熱溫度要比原來(lái)回火溫度低30～50℃。

⑵若硬度檢測不合格，需要重新熱處理。熱處理方法和返淬處理方法相同。