与其它合金工具钢类似,合金热作钢的热处理也包括作为预先热处理的锻造后球化退火,以及作为最终热处理的淬火和回火。退火的目的是消除锻造应力、降低硬度、改善切削加工性,以及改善组织,细化晶较等,为随后的机械加工及热处理打下基础。最终热处理通常是淬火后进行高温回火,以使基体获得回火托氏体或回火索氏体组织而保证有较高的韧度。此外,钢中W、Mo、V等合金元素使在回火时析出细小的合金碳化物面产生二次硬化,从而使合金热作模具钢在较高温度下仍然能保持较高的硬度。3Cr2W8V钢的热处理与高速钢相似,为了达到二次硬化效果,通常采用较高的淬火温度,经3-4次回火,以析出弥散分布的特殊碳化物,并使残余奥氏体充分转变。合金热作模具钢球化退火组织为球状珠光体和粒状碳化物,硬度在190~250HBS之间。悴火回火后的组织为回火托氏体或索氏体组织和均匀分布的细小碳化物,硬度一般在30HRC以上,有的钢种(如3Cr2W8V钢)可达到50HRC以上。
热作模具钢对硬度要求适当,侧重于红硬性,导热性,耐磨性。因此含碳量低,合金元素以增加淬透性,提高耐磨性、红硬性为主。一般说来,锤锻模用钢有两个问题比较突出一是工作时受冲击负荷作用.故对钢的力学性能要求较高,特别是对塑变抗力及韧性要求较高;二是锤锻模的截面尺寸较大(<400mm)故对钢的淬透性要求较高,以保证整个模具组织和性能均匀。 常用锤锻模用钢有5CrNiMo、 5CrMnMo、 5CrNiW、 5CrNiTi及5CrMnMoSiV等。不同类型的锤眼模应选用不同的材料。对特大型或大型的锤锻模以5CrNiMo为好.也可采用5CrNiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi等。对中小型的锤锻模通常选用5CrMnMO钢。
热挤压模的工作特点是加载速度较慢,因此,模腔受热温度较高,通常可达500一800℃。对这类钢的使用性能要求应以高的高温强度(即高的回火稳定性)和高的耐热疲劳性能为主。对ak及淬透性的要求可适当放低。一般的热挤压模尺寸较小,常小于 70~90 mm。 常用的热挤压模有4CrW2Si、3Cr2W8V及5%Cr型等热作模具钢.其化学成分如表4.16所示。 其中4CrW2Si.既可做冷作模具钢,又可做热作模具钢.由于用途不同,可采用不同热处理方法。作冷模时采用较低的淬火温度(870-900℃)及低温或中温回火处理;作热模时则采用较高的淬火温度(一般为950一1000℃)及高温回火处理。
从总体上看,压铸模用钢的使用性能要求与热挤压模用钢相近,即以要求高的回火稳定性与高的热疲劳抗力为主。所以通常所选用的钢种大体上与热挤模用钢相同.
锤锻模的回火包括模腔和燕后两个部分的回火。一般锤锻模的回火温度太低,易出现韧性个足、模腔裂纹i回火温度太高,硬度、强度和耐磨性降低,模面易被压坏或加速磨损。具体回火温度根据钢种及模具的硬度要求而定。可采用二次回火.第二次回火温度比第一次低10度,回火时间也可相应缩短些。燕尾是锤银模固定在锤头的部位,直接与锤头接触,其硬度应低于锤头,并且低于模具型腔的硬度。燕尾可采用单独加热回火和自行回火的方法。单独加热回火是在保证模腔达到硬度要求后,将燕尾向下。