热模钢

出处：按学科分类—工业技术 轻工业出版社《工模具材料应用手册》第14页（1774字）

许多机器制造工序包含了在高温下金属的冲裁、剪切或成型。热作模具钢(H组)已发展到能经受伴随上述加工而产生的热，压力和摩擦之联合作用。表3给出这组钢中的四个钢种从480～760℃经100小时后的抗软化能力。

表3 四种热作模具钢的高温抗软化能力

注：(a)在室温下测定的硬度。

H组工具钢一般含有中等碳量(0．35～0．45%)并含有总量为6～25%铬、钨、铝和钒。这一类钢可分为：铬热作模具钢(H16～H19)、钨热作模具钢(H21～H26)及钼热作模具钢(H42)。

铬热作模具钢 铬热作模具钢(H10～H19)具有良好的高温抗软化能力，这是由于钢中含适量的铬并添加有钼、钨和钒等碳化物形成元素，但在碳和合金元素总含量较低时，在正常的工作硬度(HRC40～50)下，可以有较高的韧性。提高钨和钼的含量可增加热强度，但略降低韧性。钒的加入是为了增加高温时抗冲蚀(腐蚀耗损)能力。硅含量的增加改善800℃以下的高温抗氧化性能。这类钢中应用最广泛的是H11、H12、H13和H19。

铬热模钢属深淬透钢。截面尺寸小于150毫米的H11、H12、H13在空冷下可得到高的工作硬度；H组的其它钢在截面尺寸小于300毫米时，可空淬硬化。这组钢因空淬性好，合金元素含量适当，淬火时变形较小。铬热作模具钢，适于各种热模具，特别是对铝和镁的挤压模及压铸模、锻模、芯棒及热剪切刀更为适用。因该类钢所含的合金元素和碳量较低，所以，在使用中，进行水冷时，一般可以不导致开裂。

H11钢还被用于制造高应力，特别是用于宇航技术中的一些结构零件。用于这类零件时，材料要采用真空电弧重熔法冶炼。真空电弧重熔法可达到极低的残余气体含量、有优良的显微纯净度及高度的组织均匀性。

H11钢相对一般高强度钢的优点，是在540℃以下可以保持有长时间的抗软化能力，并且在室温下具有良好的综合性能，如韧性、塑性和抗拉强度(1720～2070MPa)。此外，由于有二次硬化特性，H11钢可在高温下进行回火，因此，几乎可完全消除残余硬化应力；有利于在高强度水平下保持高的韧性。H11、H12及H13钢在用于热作模具时的其它主要优点，是易于加工成型，有良好的可焊性，较低的热膨胀系数，有较好的热传导性和抗氧化及抗腐蚀的能力。

钨热作模具钢 钨热作模具钢(H21～H26)中基本的合金元素是碳、钨、铬及钒，这些钢由于合金含量较高，因此具有比H11及H13热作钢更高的抗高温软化及抗冲蚀的能力。然而，高的合金含量也使它们在正常的工作硬度(HRC45～55)下有大的脆性倾向，并使得模具在使用时难于采用水冷。

虽然钨热作模具钢可空冷淬硬，但它们通常仍用油或熔盐淬火，以尽可能减少氧化皮。当空冷淬火时，它们变形较少。钨热作模具钢要求淬火温度高于铬热作钢，当在含氧的大气中加热时，就更易于产生氧化皮。

这类钢虽然冲击韧性较高，但还是有很多特性是与高速钢相似的；事实上，H26就是一种低碳的T1高速钢。如果将钨热作钢制的模具在使用前预热到操作时的温度，则可将破损减至最小程度。这些钢已用来制造高温下工作的心轴和黄铜、镍基合金及钢的热挤压模，也适于坚固结构的热锻模。

钼热作模具钢 目前应用的只有一种H42钼热作模具钢。它含有钼、铬、钒和碳等元素。钨含量是变动的，它与钨热作钢相似，有着相类似的特性和用途。它的成分虽然类似于一系列钼高速钢，但H42却含有较低的碳，因而具有较高的韧性。H42钢比钨热作钢有生产成本较低，抗热龟裂⁽¹⁾较高等优点。但是，通常所有高钼钢都要求热处理时更加小心——特别在防止脱碳及奥氏体化温度的控制方面。