热锻模具最常用的钢材是3Cr2W8V,现在有许多新的热锻模具钢材比其还好。比如:
225Cr4W5Mo2V
5Cr4W5Mo2V(RM-2)钢,ωc为5%,合金元素总的质量分数为12%,碳化物较多,以Fe3W3C为主,比3Cr2W8V钢具有更高的热强性、耐磨性及热稳定性。在硬度为40HRC时热稳定性可达700℃,但是它的碳化物分布不均匀,韧性较差。可用作精锻模、热挤压模等。
5Cr4Mo3SiMnVAl
5Cr4Mo3SiMnVAl(O12Al)钢是冷、热作兼用模具钢。该钢有较高的热硬性,热稳定性高于3Cr2W8V钢,热疲劳性也比3Cr2W8V钢优越得多。
6Cr4Mo3Ni2WV
6Cr4Mo3Ni2WV(CG-2)钢是在高速钢的基体钢6W6Mo5Cr4V低碳M2钢)的基础上做适当改进,增加Ni量,降低W、Mo量研制而成的冷、热兼用基体钢。其室温及高温强度、热稳定性均高于3Cr2W8V钢,但高温冲击韧度低于3Cr2W8V钢。
4Cr3Mo3W4VNb
4Cr3Mo3W4VNb(GR)钢属于钨钼系热作模具钢,少量Nb的加入提高钢的回火抗力及热强性。它比3Cr2W8V钢有更高的屈服强度和热稳定性、冷热疲劳抗力及高温抗压强度,但是韧性较差。用作热镦、精锻模具。
3Cr2W8V钢铝合金压铸模,按常规热处理工艺为1050~1100℃加热,在70~80℃油中淬火冷却,由于热应力和组织应力的共同作用,畸变量往往过大,会增加打磨、钳修的工作量。
为控制模具淬火畸变,首先在预备热处理上做到:
1)锻后正火+高温回火。正火:880℃±10℃保温(保温时间以2min/mm计算)后空冷。高温回火:730℃±10℃保温(保温时间以4min/mm计算)后空冷,硬度200~230HB。
2)粗加工后调质处理。1100~1150℃加热(透烧后保温0.5~1h)后油冷,再在700~720℃保温(透烧后保温2h)后空冷,获均匀的索氏体组织,同时消除粗加工后的机加工应力。
3)精加工后的时效(去应力退火)。300~400℃,8~12h时效。
其次在淬火、回火上:
1)分段预热,减小淬火加热时的热应力,预热温度600~650℃及850~900℃。
2)选用较低的淬火加热温度1000~1020℃。
3)选用预冷分级热油淬火。空气预冷温度至850℃左右;分级冷却温度460~500℃;热油(130~140℃)淬火、空冷;再用100℃沸水清洗工件。
4)采用600~620℃二次回火,稳定组织。