锤锻模

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340页（2309字）

因为对锤锻模既要求有一定的硬度，又要求有高的冲击韧性，因此锤锻模钢的含碳量，一般在0．45～0．6%之间。过去常用的锤锻模钢号为5CrNiMo和5CrMnMo。5CrNiMo用于大型特大型锻模，5CrMnMo用于中小型锻模。由于镍属稀缺元素，考虑到国内资源情况，近年来我国研制了5CrSiMnMoV，作为5Cr NiMo的代用材料，收到了较好的使用效果，解决了大型模块供应不足的困难，尽量减少模块进口，节约外汇。我国一些工厂还对铸钢电渣堆焊模块进行了试验，研制出5Cr4Mo堆焊用电极材料，已经纳入了标准。此外，还推广了5SiMnMoV，用来代替5CrMnMo制做中小型锻模，以进一步节省稀缺金属铬。

5CrNiMo是世界通用的大型热锻模用钢。由于其中含铬和镍，使钢具有很高的淬透性，截面300×300×700毫米的锻模，经油淬回火后，可使截面各处硬度相当均匀，心部硬度比表面仅低10～20个HB硬度值。除淬透性外，镍还能显着提高钢的韧性和耐热疲劳性能，铬能提高钢的强度、耐磨性和热稳定性，钼能细化晶粒，减少钢的过热倾向和回火脆性，因而使5CrNiMo具有良好的综合机械性能，其常温下的机械性能如表123所示。试验证明，当加热到500℃时，5CrNiMo仍能保持较高的强度和硬度，超过500～550℃以后，塑性急剧上升，变形抗力急剧下降，其较高温度下的机械性能见表124。5CrNiMo适于制造最小边长≥400毫米、形状复杂、冲击负荷重的大型及特大型锻模。

表123 几种锤锻模钢室温下的机械性能

表124 在较高温度下5CrNiMo钢的机械性能

(预先经过820℃油淬，500℃回火)

5CrMnMo钢中不含镍，比较符合我国资源，以锰代镍并不影响钢的强度，但塑性和韧性较低(见表123)，淬透性和耐热疲劳性也较差，一般仅用来制造最小边长≤300～400毫米的中小型锻模。

5CrSiMnMoV的研制主要用来代替5CrNiMo制做大型锻模。其中适当提高了含铬量以增强淬透性，加入硅以提高耐热疲劳性和热稳定性，但含硅量过高会增加钢的回火脆性、降低冲击韧性，脱碳敏感性也增大，所以不宜超过1%。钒与钼的作用相同，能够细化晶粒，加入少量的钒，可以改善钢的塑性和韧性。同5CrNiM0相比，5CrSiMnM0V强度较高，塑性相当，而冲击韧性略低(见表123)，但根据一些资料介绍，在实际条件下冲击韧性达3公斤·米／厘米²，已能基本满足使用要求。另外，其耐热疲劳性和较高温度下的强度和韧性均接近于5CrNiMo。实际应用5CrSiMnMoV钢做汽车连杆锻模(450×475×290毫米)寿命较5CrNiMo提高65．8%：做汽车前梁锻模(950×700×440毫米)寿命较5CrNiMo提高25．2%，证明完全可以用来制造大型锤锻模和水压机锻造用模具。

5SiMnMoV属于硅锰钢。与5CrSiMnMoV钢比较极大地减少了含铬量，而且通过适当提高含硅量，以弥补由于减铬对钢的强度和热稳定性的影响；但由于淬透性较差，只能用米代替5Cr MnMo制造中小型模具。

铸钢电渣堆焊模块是我国自己闯出的一条大型锤锻模模块生产的新路。其原理是，以45Mn2铸钢作为模体，在型腔部分的凹型槽内以5Cr4Mo做为板极材料，通过电渣堆焊方法，使板极和模体溶焊成为一体，从而完成模块的制备。

由于板极与模体互相溶合的结果，铸钢电渣堆焊模块的化学成分相当于5Cr2MnMo，其具体数值见表125。5Cr2MnMo与5CrNiMo在相同硬度(HRC42)条件下的性能对比如表126所示。从对比中看出，虽然5CrNiMo的室温强度高于5Cr2MnMo，但较高温度下的性能(550℃)，则5Cr2MnMo钢优于5CrNiMo，而且5Gr2MnMo的冲击韧性不论高温或室温都较5CrNiMo优异。经过十几年一些工厂的试验研究和生产实践表明，采用铸钢电渣堆焊模块代替整体合金钢锻模，不仅可以为国家节约贵重金属镍，节省大量外汇，而且模块制备方便，不需要大型水压机锻造。目前，长春第一汽车制造厂除个别锻模由于型腔较深不能采用堆焊模块外，约有95%左右的锻模都采用铸钢电渣堆焊模块，其成本较进口模块低，使用寿命和5CrNiMo相等或略高，收到较好的经济效果。

表125 5Cr2MnMo钢的化学成分

表126 5Cr2MnMo与5CrNiMo钢的性能比较(硬度HRC42)

为进一步降低锻模成本，除采用上述合金钢外，近年来我国一些单位还试用了球墨铸铁锻模，也收到了一定成效。例如某客车装配厂采用稀土球墨铸铁QT40－10制造锻模，经900～920℃保温4小时进行高温石墨化退火，消除磷共晶、碳化铁的不利影响，机加工后用氧－乙炔火焰表面淬火，使硬度在HRC45以上，其使用寿命为合金钢锻模的50～60%，总寿命达1800件左右，一副模具成本只有400元，而合金钢模具为1300元。