常用热锻模具钢的钢号、特点与应用
常用热作模具钢的钢号、特点与应用
序号类
别
钢号
特点与应用中国钢号外国近似钢号
9
高
耐
热
性
热
作
模
具
钢3Cr2W8V（GB/T
1299-2000）
30WCrV9(ISO)
SKD5(JIS)
STD5(KS)
H21(ASTM)
T20831(UNS)
X30WCrV9-3(EN)
X30WCrV9-3(DIN
) BH21(BS)
X30WCrV9(NF)
3X2B8Φ(ΓOCT)
2730(SS)
X30WCrV9-3KU(U
NI)
3Cr2W8V钢含有较多的易形成碳化物
的铬、钨元素，因此在高温下有较高的强
度和硬度，在650℃时硬度近达300HBS，但
其韧性和塑性较差。钢材断面在,’DD以下
时可以淬透。这对表面层需要有高硬度、
高耐磨性的大型顶锻模、热压模、平锻机
模已是
足够了。这种钢的相变温度较高，抵抗冷
热交变的耐热疲劳性良好
这种钢可用来制作工作温度较高（≥
550℃）、承受静载荷较高但冲击载荷较低
的锻造压力机模具（镶块），如平锻机上
用的凸凹模、镶块、铜合金挤压模、压铸
用模具；也可供作同时承受较大压应力、
弯应力、拉应力的模具，如反挤压的模具；
还可供作高温下受力的热金属切刀等
10 3Cr3Mo3W2V(GB
/T1299-2000) 30CrMo3(ISO)
BH10(BS)
3Cr3Mo3W2V简称HM-1，北京机电研究
所、首钢特种钢公司研制。是高强韧性热
作模具钢，其冷加工、热加工性能良好，
淬回火温度范围较宽；具有较高的热强性、
热疲劳性能，又有良好的耐磨性和抗回火
稳定性等特点。该钢适宜制造镦锻、压力
机锻造等热作模具，也可用于铜合金、轻
金属的热挤压模、压铸模等。模具使用寿
命较高
11 5Cr4Mo2W2VSi 5Cr4Mo2W2VSi 钢是一种新型热作模
具钢。此钢是基体钢类型的热作模具钢，
经适当的热处理后具有高的硬度、强度、
好的耐磨性，高的高温强度以及好的回火
稳定性等综合性能，此外也具有一定的韧
性和抗冷热疲劳性能。该钢的热加工性能
也较好，加工温度范围较宽。适于制造热
挤压模、热锻压模、温锻模以及要求韧性
较好的冷镦用模具
12 5Cr4Mo3SiMnVA
l(GB/T1299-20
00)
5Cr4Mo3SiMnVAl简称012Al，贵阳钢厂研制。该钢是一种基体钢类型的冷热两用的新型工模具钢，作为冷作模具钢，它和碳素工具钢，低合金工具钢和Cr12型钢相比有较高的韧性；作为热作模具钢，它和3Cr2W8V,-钢相比有较高的高温强度和较优良的热疲劳性能
这种钢用于标准件行业的冷镦模和轴承行业的热挤压模，使用寿命比原钢种有较大的提高；也可用于较高工作温度、高磨损条件下的热作模具
13 5Cr4W5Mo2V(GB
/T1299-2000)
5Cr4W5Mo2V简称RM2，北京机电研究所、第一汽车制造厂（集团公司）研制。是新型热作模具钢。该钢有较高的热硬性，高温强度和较高的耐磨性，可进行一般的热处理或化学热处理，可暂代3Cr2W8V钢制造某些热挤压模具。也用于制造精锻模、热冲模、冲头模等，使用寿命比3Cr2W8V.提高数倍
14 6Cr4Mo3Ni2WV 6Cr4Mo3Ni2WV简称CG-2，上海钢铁研
究所研制，贵阳钢厂试生产。是基体钢类
型的新型模具钢，兼作热作、冷作模具。
该钢具有强度高、红硬性好、韧性也较好
的综合性能。与3CR2W8V.钢相比，该钢强
度较好，而与高速钢对比，则韧性较好。
该钢具有较宽的热处理温度范围，灵活性
大，基本上无淬裂现象。根据模具的使用
条件，可适当调整热处理工艺，如用于冷
作模具可采用520-650℃回火，而用于热作
模具则可选用600-650℃回火。此钢可用于
制造热挤轴承圈冲头、热挤压凹模、热冲
模、精锻模，此外也可作分挤压模、冷镦
模具等
该钢热加工工艺较难掌握、锻造开裂
倾向较为严重，在热加工时应给予以注意
15 4Cr2Mo3SiV(GB
/T 1299-2000) H10(ASTM)
T20810(UNS)
30CrMoV12-11(E
N)
~X32CrMoV3-3(D
IN) BH10(BS)
~32CrMoV12-28(
NF) 3X3M3Φ(Γ
OCT)
30CrMoV12-27KU
(UNI)
4Cr2Mo3SiV是热作模具钢。该钢具有较高
的热强性、热疲劳性能，又有良好的耐磨
性和抗回火稳定性等特点。该钢适宜制造
热挤压模芯棒、挤压缸内套及垫块等
1.外国钢号前面的符号“~”表示相近钢号。
2.ISO-国际标准 JIS-日本标准 KS-韩国标准 ASTM-美国标准
UNS-美国标准 EN-欧共体标准 DIN-德国标准 BS-英国标准
NF-法国标准ΓOCT-俄罗斯标准 SS-瑞典标准 UNI-意大利标准
锻造工艺不当产生的缺陷通常有以下几种
1.大晶粒
大晶粒通常是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。铝合金变形程度过大，形成织构；高温合金变形温度过低，形成混合变形组织时也可能引起粗大晶粒
晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低，疲劳性能明显下降，
2.晶粒不均匀
晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大，某些部位却较小。产生晶粒不均匀的主要原因是坯料各处的变形不均匀使晶粒破碎程度不一，或局部区域的变形程度落人临界变形区，或高温合金局部加工硬化，或淬火加热时局部晶粒粗大。耐热钢及高温合金对晶粒不均匀特别敏感。晶粒不均匀将使锻件的持久性能、疲劳性能明显下降。
3.冷硬现象
变形时由于温度偏低或变形速度太快，以及锻后冷却过快，均可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化（硬化），从而使热锻后锻件内部仍部分保留冷变
形组织。这种组织的存在提高了锻件的强度和硬度，但降低了塑性和韧性。严重的冷硬现象可能引起锻裂。
4.裂纹
裂纹通常是锻造时存在较大的拉应力、切应力或附加拉应力引起的。裂纹发生的部位通常是在坯料应力最大、厚度最薄的部位。如果坯料表面和内部有微裂纹、或坯料内存在组织缺陷，或热加工温度不当使材料塑性降低，或变形速度过快、变形程度过大，超过材料允许的塑性指针等，则在撤粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲和挤压等工序中都可能产生裂纹。
5.龟裂
龟裂是在锻件表面呈现较浅的龟状裂纹。在锻件成形中受拉应力的表面（例如，未充满的凸出部分或受弯曲的部分）最容易产生这种缺陷。引起龟裂的内因可能是多方面的：①原材料合Cu、Sn等易熔元素过多。②高温长时间加热时，钢料表面有铜析出、表面晶粒粗大、脱碳、或经过多次加热的表面。③燃料含硫量过高，有硫渗人钢料表面，
6.飞边裂纹
飞边裂纹是模锻及切边时在分模面处产生的裂纹。飞边裂纹产生的原因可能是：①在模锻操作中由于重击使金属强烈流动产生穿筋现象。②镁合金模锻件切边温度过低；铜合金模锻件切边温度过高。
7.分模面裂纹
分模面裂纹是指沿锻件分模面产生的裂纹。原材料非金属夹杂多，模锻时向分模面流动与集中或缩管残余在模锻时挤人飞边后常形成分模面裂纹。
8.折叠
折叠是金属变形过程中已氧化过的表层金属汇合到一起而形成的。它可以是由两股（或多股）金属对流汇合而形成；也可以是由一股金属的急速大量流动将邻近部分的表层金属带着流动，两者汇合而形成的；也可以是由于变形金属发生弯曲、回流而形成；还可以是部分金属局部变形，被压人另一部分金属内而形成。折叠与原材料和坯料的形状、模具的设计、成形工序的安排、润滑情况及锻造的实际操作等有关
折叠不仅减少了零件的承载面积，而且工作时由于此处的应力集中往往成为疲劳源
9.穿流
穿流是流线分布不当的一种形式。在穿流区，原先成一定角度分布的流线汇合在一起形成穿流，并可能使穿流区内、外的晶粒大小相差较为悬殊。穿流产生的原因与折叠相似，是由两股金属或一股金属带着另一股金属汇流而形成的，但穿流部分的金属仍是一整体
穿流使锻件的力学性能降低，尤其当穿流带两侧晶粒相差较悬殊时，性能降低较明显。
10.锻件流线分布不顺
锻件流线分布不顺是指在锻件低倍上发生流线切断、回流、涡流等流线紊乱现象。如果模具设计不当或锻造方法选择不合理，预制毛坯流线紊乱；工人操作不当及模具磨损而使金属产生不均匀流动，都可以使锻件流线分布不顺。流线不顺会使
各种力学性能降低，因此对于重要锻件，都有流线分布的要求。
11.铸造组织残留
铸造组织残留主要出现在用铸锭作坯料的锻件中。铸态组织主要残留在锻件的困难变形区。锻造比不够和锻造方法不当是铸造组织残留产生的主要原因铸造组织残留会使锻件的性能下降，尤其是冲击韧度和疲劳性能等。
12.碳化物偏析级别不符要求
碳化物偏析级别不符要求主要出现于莱氏体工模具钢中。主要是锻件中的碳化物分布不均匀，呈大块状集中分布或呈网状分布。造成这种缺陷的主要原因是原材料碳化物偏析级别差，加之改锻时锻比不够或锻造方法不当
具有这种缺陷的锻件，热处理淬火时容易局部过热和淬裂。制成的刃具和模具使用时易崩刃等。
13.带状组织
带状组织是铁素体和珠光体、铁素体和奥氏体、铁素体和贝氏体以及铁素体和马氏体在锻件中呈带状分布的一种组织，它们多出现在亚共折钢、奥氏体钢和半马氏体钢中。这种组织，是在两相共存的情况下锻造变形时产生的带状组织能降低材料的横向塑性指针，特别是冲击韧性。在锻造或零件工作时常易沿铁素体带或两相的交界处开裂。
14.局部充填不足
局部充填不足主要发生在筋肋、凸角、转角、圆角部位，尺寸不符合图样要求。产生的原因可能是：①锻造温度低，金属流动性差；②设备吨位不够或锤击力不足；
③制坯模设计不合理，坯料体积或截面尺寸不合格；④模膛中堆积氧化皮或焊合变形金属。
15.欠压
欠压指垂直于分模面方向的尺寸普遍增大，产生的原因可能是：①锻造温度低。
②设备吨位不足，锤击力不足或锤击次数不足
16.错移
错移是锻件沿分模面的上半部相对于下半部产生位移。产生的原因可能是：①滑块（锤头）与导轨之间的间隙过大；②锻模设计不合理，缺少消除错移力的锁口或导柱；③模具安装不良
17.轴线弯曲
锻件轴线弯曲，与平面的几何位置有误差。产生的原因可能是：①锻件出模时不注意；②切边时受力不均；③锻件冷却时各部分降温速度不一；④清理与热处理不当
热锻模具的主要失效形式有：变形、热疲劳、热磨损、断裂四种。(1) 变形：指在高温下毛坯与模具长期接触使用后模具出现软化而发生塑性变形。表现特征为塌陷。工作载荷大、工作温度高的挤压模具和锻造模具凸起部分容易产生这类缺陷。
(2) 热疲劳：指在环境温度发生周期性变化条件下工作的模具表面出现网状裂纹。工作温差大，急冷急热反复速度快的热锻模具容易出现热疲劳裂纹。
(3) 断裂：指材料本身承载能力不足以抵抗工作载荷而出现失稳状态下的材料开裂，包括脆性断裂、韧性断裂、疲劳断裂和腐蚀断裂。热锻模具的断裂(尤其是早期断裂)，与工作载荷过大、材料处理不当以及应力集中等相关。
(4) 热磨损：为模具工作部位与被加工材料之间相对运动产生的损耗，包括尺寸超差和表面损伤。模具工作温度、模具的硬度、合金元素以及润滑条件等影响模具磨损。相对运动剧烈和凸起部位的模具容易产生磨损失效。
三选材一般规律和热处理技术要求
根据热锻模具的一般失效形式，模具选材上主要考虑热硬性、强韧性、淬透性、脱碳敏感性、热疲劳性能等。从热处理角度：耐磨性、硬度、热处理变形、表面脱碳等。这里只介绍几种最主要的性能。
1、热硬性，也叫红硬性是指模具在受热或高温条件下保持组织和性能稳定，具有抗软化的能力，它主要取决于材料化学成分和热处理制度，一般这类钢材中含有较高的V, W, Co，Nb, Mo等高熔点和易形成多元碳化物元素。
2、强度和韧性主要根据模具的承载要求考虑，钢的晶粒度，碳化物的数量、形态、大小、分布以及残余奥氏体的含量等对模具的强度和韧性有很大影响。它主要取决于钢材的化学成分、冶金质量(如气体含量、夹杂物、S、P含量等)、组织状态(合理的球化退火，改善组织的均匀性和碳化物的形态)和热处理工艺合理运用。
3、淬硬性和淬透性：淬硬性是指材料淬火后所能够达到的硬度范围，主要与材料的碳含量有关。而淬透性是指材料在淬火后得到马氏体组织的能力，它主要取决于钢的化学成分。根据模具使用条件各有侧重，如对要求表面高硬度的冲裁模具，淬硬性显得更重要，对于要求整个截面具有均匀一直性能的热锻模具，则淬透性更重要。
当然，影响热锻模具寿命的因素很多，在选择材料时，应根据热锻模具的具体工作条件合理选用，下表为两种主要模具常用选材：
模具类型推荐材料一般使用硬度范围
热挤压模3Cr2W8V(SKD5), 4Cr5MoSiV 44~55HRC(48~52HRC)
具(H11,SKD6), 4Cr5MoSiV1 (H13,
SKD61), 4CrMnSiMoV
具体不同模具材料的用途、使用温度范围、适用推荐硬度范围，可以参考《机械工程手册》。
四加工工艺及其对模具寿命的影响
一般模具制造工艺流程：落料、锻造+球化退火处理—机加工—淬火、回火处理—(深冷处理)—精加工(包括电脉冲加工)—研磨、抛光处理—离子氮化处理。
合理的模具制造工艺流程：落料、锻造+球化退火处理—机加工—真空淬火、回火处理(目的减小热处理变形)—(深冷处理)—研磨、抛光处理—离子氮化处理。
2.1 落料、锻造+球化退火：钢厂提供的模具材料一般为锻坯形式或棒材，其内部组织中碳化物呈沿晶界网状分布，这种组织，如果不经过进一步的锻造加工，使用时，裂纹容易沿晶界萌生并扩张，降低模具的承载能力，最终导致模具的早期断裂。
通过锻造和随后的球化退火处理，形成均匀、细小、弥散分布的碳化物，改善模具内部的组织条件，尤其是碳化物分布，为最终热处理准备组织条件，避免局部的应力集中产生热处理开裂，同时有助于提高模具的寿命，解决断裂和龟裂问题。下图为几种模具材料的快速球化退火工艺(球化退火工艺的温度范围可以参考〈热处理手册〉或〈机械工程手册〉)。
图1 快速球退火工艺
T1 ：3Cr2W8V, 1050℃；3Cr3Mo3VNb, 1030℃；5Cr4W5Mo2V, 1100℃
T2：3Cr2W8V, 850~870℃；3Cr3Mo3VNb, 850~870℃；5Cr4W5Mo2V, 850~870℃
2.2 精加工：除非模具过于复杂，最好切削加工安排在热处理之前，目的在于避免机械加工过程中在表面形成的拉应力，导致模具疲劳性能的降低。
电脉冲加工为材料的熔化加工过程，加工后容易在表面形成熔化层和热影响层，降低模具表面的硬度、耐磨性，减小热处理表面形成的压应力而降低模具的热疲劳性能，因此热处理后一般最好不再进行电脉冲加工或者减小加工余量或者采用加工后研磨、抛光的方式减小表面加工层的影响，以避免切削加工，尤其是电脉冲加工对模具表面损伤而影响模具寿命。
2.3 热处理：一般模具的热处理温度和时间可以参考〈热处理手册〉或〈机械工程手册〉。需要注意的是
(1) 热处理应采用合理的工艺减小热处理变形(一般采用多段加热工艺，同时防止加热开裂)，同时考虑所采用的热处理方式，应避免合金元素的蒸发，在材料淬透性允许的条件下，尽可能采用真空热处理、气体淬火技术，减小热处理变形，避免热处理后较大的加工余量，导致表面过热，影响模具寿命。但对淬硬性较差材料或存在高温下易挥发元素的材料，如含高Ni 等，宜采用盐浴热处理。
(2) 推荐采用超饱和渗碳热处理技术，即应用渗碳技术，阻止热处理表面脱碳，同时提高表面的耐磨性，并利用渗碳淬火后，表面形成高压应力，提高模具的疲劳抗力。
(3) 模具材料中一般含有较高的Cr,Mo,V,W,Nb等高温、强碳化物形成元素，从而提高模具的强度、红硬性等性能，在热处理回火处理中，具有明显的二次硬化特性，即在低温回火和高温回火形成两次高硬度。因此根据模具的实际使用温度范围，可以选择性应用回火温度，但是对于热锻模具应采用高温回火工艺，以避免二次回火硬化效应导致使用过程中模具性能的降低。
另一方面，也由于模具材料中一般含有较高的Cr,Mo,V,W,Nb等高温、强碳化物形成元素，具有很强的抗回火性能，因此需要进行多次的回火，避免回火不充分引起早期的失效(断裂和龟裂)，一般要求至少2次高温回火(更多采用三次回火工艺)。
图2为3Cr2W8V热锻模具的热处理工艺曲线。
T1 ：550~560℃；T2 ：820~830℃；T3：1070~1090℃；
T4：560~580℃；T5：220~260℃；T6：220℃；
P1: 淬火(油冷或气冷)，其余：空冷
t1: 120；t2: 60；t3: 10；t4: 15；t5: 30；t6:120~180；t7: 120。
2.4喷丸、研磨、抛光处理：淬火、回火后、表面热处理前，进行喷丸处理，可以形成表面压应力层，改变淬火、回火处理后的表面拉应力状态；进行模具抛光处理，可消除模具加工表面缺陷而提高模具寿命，一般采用人工加工。
2.5离子氮化：提高模具疲劳性能和耐磨性，最好采用N2而不采用NH3，避免H＋对模具的氢脆作用。离子氮化温度一定要低于淬火后的回火温度，以避免模具基体硬度的降低和模具的变形，从而导致模具的失效。
2.6 深冷处理(液氮处理)：原理是降低残余奥氏体、形成表面压应力、提高硬度和表面耐磨性、疲劳性能。但需注意安全(液氮使用不当，会对人体产生烧伤)。
深冷处理的一般规范：模具(室温状态)——液氮(-196℃)/2小时——自然回到室温——160~170℃/4小时——空冷。
当然，热锻模具在使用开始和过程中，由于承受冷热交变过程，因此，为了提高模具的寿命，对模具的充分预热也非常重要，预热不充分或预热温度偏低将会严重影响模具使用寿命，一般预热温度为
200~250℃，开始锻造前，模具预热保温时间一般不得低于1小时。
五表面处理技术的应用
热锻模具采用表面处理技术主要由：涂层处理(如真空涂TiN或TiCN)、镀层处理(如镀Cr, Ni-P镀)多元共渗处理(如C、N、O或C、N、O、S)、离子注入形成表面合金化层、渗B处理、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(VCD)等。其中以离子氮化工艺最为适用。各种表面强化处理方法的应用范围如下表所示。
表面处理方法镀层处
理
N-C
共
渗
离
子
渗
氮
真
空
渗
氮
渗
硫
渗
硼
CVD
TiN
PVD
TiN
TD方法(硼砂
盐浴渗
V,Nb,Ti,Cr
等)
超硬
合金
工模
具钢
性能Cr Ni-P VC NbC Cr7C3
硬度良良良良良一
般
优优优优优优优标准
耐磨良良良良良良良优优优优良优标准
性
抗热
粘着
性
良良良良良良良优优优优优优标准
抗咬
合性
良良良良良良良优优优优优优标准
抗冲击性一
般
一般
一
般
一
般
一
般
标
准
一
般
标
准
标
准
标
准
标
准
标准一般标准
抗剥落性一
般
一般良良良优
一
般
良良良良良---- ----
抗变形开裂一
般
一般良良良优良良良良良良---- ----
本文主要介绍离子氮化工艺及其应用。离子渗氮是利用真空辉光放电过程在零件表面形成高耐磨性、高硬度的合金氮化物层，其理论尚无定论，提出最早的是溅射与沉积理论。，目前用于离子渗氮的介质有N2+H2、氨及其分解气。氨分解气可以视为25%N2+75%H2的混合气体。
直接将氨气送如炉内进行离子氮化，使用方便，但是渗氮层脆性较大，而且氨气在炉内各处的分解率受到进气量、炉温、起辉面积等因素的影响，并会影响炉温均匀性。只适合于要求不高的工件。
模具经过离子氮化的目的在于：通过离子氮化在表面形成合金氮化物层，强化表面，提高表面硬度和耐磨性；同时模具经过淬火、回火之后，表面利用离子氮化过程中，形成表面合金氮化物层的高硬度和与基体硬度的差异，形成表面压应力，可以达到600~800Mpa的残余压应力，从而提高模具的疲劳性能和寿命。下表为几种模具材料离子氮化工艺和使用效果。
模具名称模具材料工艺使用效果
冲头W18Cr4V 500~520℃×6h提高2~4倍铝压铸模3Cr2W8V 500~520℃×6h提高1~3倍
热锻模具5CrMnMo 480~500℃×6h提高2~3倍
冷挤压模W6Mo5Cr4V2 500~550℃×2h提高1~2倍
压延模具C12MoV 500~520℃×6h提高5~6倍
七小结
热锻模具由于使用温度较高，应采用热作模具钢，同时根据具体的使用条件和失效方式，合理运用；为了提高模具寿命寿命，合理的热锻模具制造工艺过程为：落料、锻造+球化退火处理—机加工—真空淬火、回火处理(目的减小热处理变形)—(深冷处理)—研磨、抛光处理—离子氮化处理。
离子氮化处理有助于提高模具寿命，原理在于提高表面硬度和形成表面压应力。
热锻模具的寿命还受到在使用开始和过程中合理预热的影响，预热温度一般为200~250℃。
(答案)模具材料及热处理试题库
模具材料及热处理试题库 一、判断 1、60钢以上的优质碳素结构钢属高碳钢，经适当的热处理后具有高的强度、韧性和弹性，主要用于制作弹性零件和耐磨零件。（×） 2、40Cr钢是最常用的合金调质钢。（√） 3、60Si2Mn钢的最终热处理方法是淬火后进行高温回火。（×） 4、高合金钢的完全退火的冷却速度是每小时100～150℃。（×） 5、等温淬火与普通淬火比较，可以获得相同情况下的高硬度和更好的韧度。（√） 6、一些形状复杂、截面不大、变形要求严的工件，用分级淬火比双液淬火能更有效的减少工件的变形开裂。（√） 7、渗碳时采用低碳合金钢，主要是为提高工件的表面淬火硬度。（×） 8、均匀化退火主要应用于消除大型铸钢、合金钢锭在铸造过程中所产生的化学成分不均及材料偏析，并使其均匀化。（√） 9、高合金钢及形状复杂的零件可以随炉升温，不用控制加热速度。（×） 10、铬钼钢是本质粗晶粒钢、其淬透性和回火稳定性高，高温强度也高。（×） 11、铬锰硅钢可以代替镍铬钢用于制造高速、高负荷、高强度的零件。（√） 12、铬轴承钢加热温度高，保温时间略长，主要使奥氏体中溶入足够的合金碳化物。（√）13、低合金渗碳钢二次重新加热淬火，对于本质细晶粒钢的零件，主要使心部、表层都达到高性能要求。（×） 14、铸铁的等温淬火将获得贝氏体和马氏体组织。（√） 15、高速钢是制造多种工具的主要材料，它除含碳量高外，还有大量的多种合金元素（W、Cr、Mo、V、Co），属高碳高合金钢。（×）16、钢在相同成分和组织条件下，细晶粒不仅强度高，更重要的是韧性好，因此严格控制奥氏体的晶粒大小，在热处理生产中是一个重要环节。（√）17、有些中碳钢，为了适应冷挤压成型，要求钢材具有较高的塑性和较低的硬度，也常进行球化退火。（√）18、低碳钢正火，为了提高硬度易于切削，提高正火温度，增大冷却速度，以获得较细的珠光体和比较分散的自由铁素体。（√）19、过共析钢正火加热时必须保证网状碳化物完全融入奥氏体中，为了抑制自由碳化物的析出，使其获得伪共析组织，必须采用较大的冷却速度冷却。（√）20、含碳量相同的碳钢与合金钢淬火后，硬度相差很小，但碳钢的强度显著高于合金钢。（×）21、中高碳钢的等温淬火效果很好，不仅减少了变形，而且还获得了高的综合力学性能。（√）22、淬火钢组织中，马氏体处于碳的过饱和状态，残余奥氏体处于过热状态，所以组织不稳定，需要回火处理。（×）23、低碳钢淬火时的比容变化较小，特别是淬透性较差，故要急冷淬火，因此常是以组织应力为主引起的变形。（×）24、工件淬火后不要在室温下放置，要立即进行回火，会显著提高马氏体的强度和塑性，防止开裂。（√）
常用热锻模具钢的钢号、特点与应用
常用热作模具钢的钢号、特点与应用 序号类 别 钢号 特点与应用中国钢号外国近似钢号 9 高 耐 热 性 热 作 模 具 钢3Cr2W8V（GB/T 1299-2000） 30WCrV9(ISO) SKD5(JIS) STD5(KS) H21(ASTM) T20831(UNS) X30WCrV9-3(EN) X30WCrV9-3(DIN ) BH21(BS) X30WCrV9(NF) 3X2B8Φ(ΓOCT) 2730(SS) X30WCrV9-3KU(U NI) 3Cr2W8V钢含有较多的易形成碳化物 的铬、钨元素，因此在高温下有较高的强 度和硬度，在650℃时硬度近达300HBS，但 其韧性和塑性较差。钢材断面在,’DD以下 时可以淬透。这对表面层需要有高硬度、 高耐磨性的大型顶锻模、热压模、平锻机 模已是 足够了。这种钢的相变温度较高，抵抗冷 热交变的耐热疲劳性良好 这种钢可用来制作工作温度较高（≥ 550℃）、承受静载荷较高但冲击载荷较低 的锻造压力机模具（镶块），如平锻机上 用的凸凹模、镶块、铜合金挤压模、压铸 用模具；也可供作同时承受较大压应力、 弯应力、拉应力的模具，如反挤压的模具； 还可供作高温下受力的热金属切刀等 10 3Cr3Mo3W2V(GB /T1299-2000) 30CrMo3(ISO) BH10(BS) 3Cr3Mo3W2V简称HM-1，北京机电研究 所、首钢特种钢公司研制。是高强韧性热 作模具钢，其冷加工、热加工性能良好， 淬回火温度范围较宽；具有较高的热强性、 热疲劳性能，又有良好的耐磨性和抗回火 稳定性等特点。该钢适宜制造镦锻、压力 机锻造等热作模具，也可用于铜合金、轻 金属的热挤压模、压铸模等。模具使用寿 命较高 11 5Cr4Mo2W2VSi 5Cr4Mo2W2VSi 钢是一种新型热作模 具钢。此钢是基体钢类型的热作模具钢， 经适当的热处理后具有高的硬度、强度、 好的耐磨性，高的高温强度以及好的回火 稳定性等综合性能，此外也具有一定的韧 性和抗冷热疲劳性能。该钢的热加工性能 也较好，加工温度范围较宽。适于制造热 挤压模、热锻压模、温锻模以及要求韧性 较好的冷镦用模具
常用钢材规格型号
1、中国常用钢材的牌号、性能与用途 1 碳素结构钢牌号及用途 Q195——315～390 A1 用于制造承载较小的零件、铁丝、铁圈、垫铁、开口销、拉杆、冲压件以及焊接件等。 Q215A----335～410 A2 用于制造拉杆、套圈、垫圈、渗圈、渗碳零件以及焊接件等。 Q235A-----375～460 A3 A、B级用于制造金属结构件、心部强度要求不高的渗碳件或碳氮共渗件、拉杆、连杆、吊钩、车钩、螺栓、螺母、套筒、轴以及接件；C、D级用于制造重要的焊接结构件。 Q255A----410～510 A4 用于制造转轴、心轴、吊钩、拉杆、摇杆、楔等强度要求不高的零件。此负焊接性尚可。 Q275——490～610 C5 用于制造轴类、链轮、齿轮、吊钩等强度要求高的零件。 注：牌号中的 Q 代表屈服点，后面数字代表屈服点数值 2 常用的优质碳素结构钢牌号及用途 ---普通锰含量钢15 塑性、韧性；焊接性能和冷压性能均极好，但强度较低，用于制造受力不大，韧性要求较高的零件、紧固件、冲压件以及不要求热处理的低负荷零件，例如螺栓、螺钉、拉条、法兰盘等。
---普通锰含量钢20 用于制造不经受很大应力而要求很高韧性的机械零件，例如杠杆、轴套、螺钉、起重钩等。还可用于制造表面硬度高而主部有一定强度和韧性的渗碳零件。 ----45 用于制造要求强度较高，韧性中等的零件，通常在调质、正火状态下使用，表现淬火硬度一般在40～50HRC，例如齿轮、齿条、链轮、轴、键、销、压缩机及泵的零件和轴辊等。可代替渗碳钢制造齿轮、轴、活塞销等，但要以过高频淬火或火焰表面淬火。 ----普通锰含量钢60 具有相当高的强度和弹性，但淬火时有产生裂倾向，仅小型零件才能施行淬火，大型零件多采用正火。用于制造轴、弹簧、垫圈、离合器、凸轮等。冷变形时塑性较低。 注：牌号中数字表示均碳的质量分数为万分之几。例如：45钢，表示平均碳的质量分数为0.5%，6OMn钢，表示不均碳的质量分数为0.6%，锰的质量分数为0.7%～1.0%
SKD11模具钢材的热处理工艺
SKD11热处理工艺 成分标准：GB/T1299-2000 化学成份：% C碳Si硅Mn锰Cr铬V钒Mo钼P磷S硫磺 1.50 0.25 0.45 1 2.0 0.35 1.00 ≤0.025 ≤0.010 特点：高碳高铬钢，高淬透性，高硬度、耐磨性及韧性极高。 用途：各种冷模，成形轧辊，剪刀，形状繁杂之冷压工具，塑胶模等。 硬度：出厂状态：HB≤255，最终热处理后HRC60°左右； A.预热处理：调质（获得稳定材料金相组织） 调质：淬火，940℃油或水冷（材料深度较大时油冷），640℃回火，硬度HRC29-33； 上海荔锋模具钢材有限公司https://www.360docs.net/doc/131564815.html, B.最终热处理内容如下： 1．淬火：先预热700-750℃（宜二次预热~500℃~850℃），再加热至1000-1040℃，在静止空气中冷却，如钢具尺寸在6寸以上则加热至980-1030℃在油中淬硬更佳。 2．回火：加热至150~200℃，在此温度中停留保温≥2小时，然后在空气中冷却。回火温度，保温时间及HRC硬度变化（见以下参考图）。
C、采用试验比较的方法积累经验值： SKD11 https://www.360docs.net/doc/131564815.html,/productinfo/detail_4_51_109.html 热处理工艺试验内容： 1．准备试棒,按以下规格数量备各零件（采用原P620-01-m01料单有误的两件坯料，棒料则按仓库现有的Cr12MoV或Cr12，但必须注明其材料牌号）； 2．在零件上作出序号标识：（1，2，3，4等）； 3．工艺路线： A、件号如（1，2）（温度调整异同各1件）：按预热处理精加工（铣或磨削）最终热处理； B、件号如（3，4）（温度调整异同各1件）：加工后最终热处理；（热处理及加工后应尽量平放，细长件应及时垂直吊放）； 4．各工序完成时请及时在附表中填写各加工后、热处理后的实际尺寸及平行度，直线度实际值等形位尺寸实际值，热处理温度及保温时间，各起始时间及详细操作过程和时间，实际硬度值,操作者姓名等内容。 附注：a、SKD11：200*20*20 4件; b、SKD11：55*55*55 4件; c、SKD11：55*55*55 4件（按图加工形状）; d、Cr12或Cr12MoV φ20*200 2件; e、Cr12或Cr12MoV 库房中现有较小规格材料2件; 资料来源：https://www.360docs.net/doc/131564815.html,/articleinfo/detail_5_10_365.html
各牌号钢的主要性能和用途
1）.各牌号钢的主要性能和用途 一、各牌号碳素结构钢的主要用途: 1.牌号Q195，含碳量低，强度不高，塑性、韧性、加工性能和焊接性能好。用于轧制薄板和盘条。冷、热轧薄钢板及以其为原板制成的镀锌、镀锡及塑料复合薄钢板大量用用屋面板、装饰板、通用除尘管道、包装容器、铁桶、仪表壳、开关箱、防护罩、火车车厢等。盘条则多冷拔成低碳钢丝或经镀锌制成镀锌低碳钢丝，用于捆绑、张拉固定或用作钢丝网、铆钉等。 2.牌号Q215，强度稍高于Q195钢，用途与Q195大体相同。此外，还大量用作焊接钢管、镀锌焊管、炉撑、地脚螺钉、螺栓、圆钉、木螺钉、冲制铁铰链等五金零件。 3.牌号Q235，含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。常轧制成盘条或圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢、窗框钢等型钢，中厚钢板。大量用用建筑及工程结构。用以制作钢筋或建造厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、锅炉、容器、船舶等，也大量用作对性能要求不太高的机械零件。C、D级钢还可作某些专业用钢使用。 4.牌号Q255，性能与Q235差不多，强度稍有提高，塑性有所降低。应用不如Q235广泛，主要用作铆接与检接结构。 5.牌号Q275，强度、硬度较高，耐磨性较好。用于制造轴类、农业机具、耐磨零件、钢轨接头夹板、垫板、车轮、轧辊等。 二、各牌号低合金高强度结构钢的主要用途： 低合金高强度结构钢旧标准称低合金结构钢，又叫普通低合金结构钢。 1.牌号Q295钢，钢中只含有极少量的合金元素，强度不高，但有良好的塑性、冷弯、焊接及耐蚀性能。主要用于建筑结构，工业厂房，低压锅炉，低、中压化工容器，油罐，管道，起重机，拖拉机，车辆及对强度要求不高的一般工程结构。 2.牌号Q345、Q390钢，综合力学性能好，焊接性能、冷热加工性能和耐蚀性能均好，C、 D、E级钢具有良好的低温韧性。主要用于船舶，锅炉，压力容器，石油储罐，桥梁，电站设备，起重运输机械及其他较高载荷的焊接结构件。 3.牌号Q420钢，强度高，特别是在正火或正火加回火状态有较高的综合力学性能。主要用于大型船舶，桥梁，电站设备，中、高压锅炉，高压容器，机车车辆，起重机械，矿山机械及其他大型焊接结构件。 4.牌号Q460钢，强度最高，在正火，正火加回火或淬火加回火状态有很高的综合力学性能，全部用铝补充脱氧，质量等级为C、D、E级，可保证钢的良好韧性的备用钢种。用于各种大型工程结构及要求强度高，载荷大的轻型结构。 三、优质碳素结构钢的特性和用途： 优持碳素结构钢简称碳结钢、俗称优钢。是各种机器的零部件制造用钢。 1. 08和08F钢，用于轧制薄板，深冲制品、油桶、高级搪瓷制品，也可用于制作管子，垫片及心部强度要求不高的渗碳和氰化零件，电焊条等。 2. 10和10F钢，用4mm以下冷压深冲制品，如深冲器皿、炮弹弹体。也可制造锅炉管、油桶顶盖及钢带、钢丝、焊接件、机械零件。 3. 15和15F钢，用于制造机械上的渗碳零件、紧固零件、冲锻模件及不需热处理的低负荷零件，如螺栓、螺钉、法兰盘及化工机械用贮器、蒸汽锅炉等。 4. 20钢，用于不经受很大应力而要求韧性的各种机械零件，如拉杆、轴套、螺钉、起重钩等；也可用于制造在60大气压、450℃以下非腐蚀介质中使用的管子、导管等；还可以用于
s136模具钢热处理工艺
S136热处理工艺 在保护状态下，加热至780℃，然后在炉中以每小时10℃的速度，冷却至650℃，接着再置于空气中冷却。 应力消除 经过粗加工后，必须加热至650℃，均热2小时，缓慢冷却至500℃，然后置于空气中冷却 保温时间＝当钢材的表面及中心达到一致的淬火温度后，才开始计算在炉中的保温时间。 淬火时必须保护，以避免脱碳及氧化。 冷却介质 ●油 ●流动粒子炉或盐裕炉250－550℃分级淬火，然后冷却于高速空气中●高速气体/真空炉中具有足够正压的气体为求模具达到最适当的特性，在模具的变形程度可接受的条件下，冷速越快越好。于真空炉中热处理时推荐使用4－5b a r的气压。
钢材冷却至50－70℃应立即回火。 硬度、晶粒大小、残余奥氏体数量于奥氏体化温度的关系图。 回火 参照回火曲线图按所需硬度值选择回火温度。回火两次，每次回火后，必须冷却到室温，最低的回火温度为180℃（适用于小件）。保温时间至少两小时。 回火曲线图
注1：建议250℃回火求韧性，硬度及抗腐蚀性的最好组合。 注2：以上的曲线数据只适宜小型模具。模具可达的硬度要视模具的尺寸。 注3：应避免选用过高的奥氏体化温度与过低的回火温度＜250℃的组合，皮棉模具产生太大的应力。 尺寸变形 淬火及回火时的温度，不同种类的炉具及淬冷介质，会影响模具尺寸的改变。模具的尺寸与几何形状也同样重要。模具在加工时应预留加工量以弥补热处理后的尺寸变形。 在粗加工与半精加工之间建议预留0.15％作为S TAVA X E S T(S-136)的加工预留指标。 淬火过程的尺寸改变 试片100*100*25毫米经正规的热处理程序，在淬火时的尺寸改变。 淬火过程 由1020℃起 宽度％长度％厚度％ 油淬最小 最大+0.02 -0.05 +0.02 -0.03 +0.04 - 分级淬火最小 最大+0.02 -0.03 ±0 +0.03 -0.04 -
模具材料及热处理
模具材料及热处理模具材料及热处理 1．金属组织 1.1金属 具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。 1.2合金 由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。 相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。 1.3固溶体 是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。 1.4固溶强化 由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。 1.5化合物 合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。 1.6机械混合物 由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。2．金属硬度 2.1硬度 金属的硬度，是指金属表面局部体积内抵抗外物压入而引起的塑性变形的抗力，硬度越高表明金属抵抗塑性变形的能力越强，金属产生塑性变形越困难。硬度试验方法简单易行，又无损于零件。实际常使用的硬度试验方法有：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种。三种硬度试验值有大致的换算关系，见表一。 布氏硬度HB：布氏硬度是用载荷为P的力把直接D的钢球压入金属表面，并保持一定的时间，测量金属表面上的压痕直径d，据此计算出的压痕面积AB，求出每单位面积所受力，用作金属的硬度值，叫布氏硬度，记作HB。布氏硬度的使用上限是HB450，适用于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。 2.1.1洛氏硬度HRA、HRC： 洛氏硬度是工业生产中最常用的硬度测量的方法，因为操作简便、迅速，可以直接读出硬度值，不损伤工件表面，可测量的硬度范围较宽。但洛氏硬度也有一些缺点，如因压痕小，对材料有偏析及组织不均匀的情况，测量结果分离度大，再现性较差。洛氏硬度(HR)也是用压痕的方式试验硬度。它是用测量凹陷深度来表示硬度值。洛氏硬度试验用的压头分硬质和软质两种。硬质压头为顶角为120o的金刚石圆锥体，使用于淬火钢等硬的材料。HRA硬度有效范围是>70，适用于硬质合金、表面淬火层及渗碳层;HRC硬度有效范围是20-68(相当于HB230-700,HB450-700超出了布氏硬度的使用上限)，适用于淬火钢及调质钢。 2.1.2洛氏硬度HRB 洛氏硬度HRB的测量采用直径1.588mm(1/16")的钢球，适用于退火钢、有色金属等，硬度有效范围是25-100（相当于HB60-230)。 2.1.3维氏硬度HV 维氏硬度也是利用压痕面积上单位应力作为硬度值计量。维氏硬度所使用的压头是锥面夹角为136o的金刚石四方锥体。试验时，在载荷P的作用下，在试样试验面上压出一个正方形压痕。测量压痕两对角线的平均长度d，借以计算压痕面积A V，以P/A V的数值表示试样的硬度，以HV表示。维氏硬度的优缺点：维氏硬度有一个连续一致的标度；试验负荷可任意选择，所得的硬度值相同。试验时加载的压力小，压入深度浅，对工件损伤小。特别适用于测量零件的表面淬硬层及经过表面化学处理的硬度，精度比布氏、洛氏硬度精确。但是维氏硬度的试验操作较麻烦，一般在生产上很少使用，多用于实验室及科研方面。
制作热锻模最好用什么材料
制作热锻模最好用什么材料 近几年来，我国在研制开发新型模具钢方面做了大量工作，并对部分国外优良热作模具钢进行了国产化研究，为市场提供了优质价廉的模具钢。下面简单介绍热作模具钢的种类和应用进展概况。 1．已纳入国家标准热作模具钢 热作模具钢系列已纳入国家标准《GB/T1299-2000合金工具钢》，按主要化学成分可分为W系，Cr-Mo系，Cr-W-Mo系等类型。 3Cr2W8V（H21）钢，具有高热强性、高热稳定性、良好的耐磨性和工艺性能，工作温度达到650℃。缺点：碳化物偏析严重，塑性、韧性、导热性、抗冷热疲劳性能和抗溶蚀性能较差。我国20世纪50年代从前苏联引进，使用寿命不长，且合金度高，成本高，目前国外已基本淘汰。我国由于受钢种和技术上的限制，目前，仍在大批生产和使用。 4Cr5MoSiV（H11）及4Cr5MoSiV1（H13）钢高淬透性和淬硬性、高韧性、高热强性和耐磨性，使用温度590钢中碳化物细小分布均匀，抗冷热疲劳性能和抗溶蚀性能好，冷热加工性能好。H13钢（H11钢的改进型）是目前国内热镦锻钢、冷镦模套的主要材料，也是通用性强的热作模具钢，是代替3Cr2W8V钢的理想钢材，寿命可提高2-3倍。 4Cr3Mo3SiV（H10）钢具有高韧性，高的抗高温软化性能和中等水平的抗磨性能。可代替3Cr2W8V钢制作热挤压模。4Cr5W2VSi钢其热稳定性高于H13、H21钢，韧性介于H13、H21之间。适当高速镦锻模，使用寿命比H21钢高0.5-1倍。 3Cr3Mo3W2V（HM1）钢具有优良的强韧性，较高热强性、耐磨性、回火稳定性，抗冷热疲劳性能、冷热加工性能好，工作温度700℃以上。该钢通用性强，适合于制作在高温、高速、高负荷、急冷急热条件下工作的模具，其性能优于 4Cr5W2VSi和3Cr2W8V钢，模具寿命比3Cr2W8V钢提高标准2—3倍。 5Cr4W5MoV（RM2）钢工作温度达700℃，具有较高的回火抗力和热稳定性，高的热强性，高的高温硬度和耐磨性，但其韧性和抗热疲劳性能低于H13钢。适合于制作有高的高温强度和抗磨损性能的热作模具，可代替3Cr2W8V钢，模具寿命可提高2-4倍。 5Cr4Mo3SiMnVAl（012AI）钢工作温度达700℃以上，具有较高的热强性，高温硬度，抗回火稳定性、耐磨性和抗热疲劳性、韧性和热加工塑性好，氮化性能好。可替代 3Cr2W8V钢模具寿命可提高3-5倍。 2．部分热作模具钢系列已纳入部颁标准
常用钢材的牌号、性能与用途
常用钢材的牌号、性能与用途
钢管的品名分类 详细品 名 材质高强弹 簧钢 50CrV4，50CrVA 弹簧钢51CrMoV4，51CrV4，60CrMnA， 60CrMnA，60Si2CrA 60Si2CrVA ，60Si2MnA，70S，60Si2Mn 77-82B 50-51CrV4，50CrMnVA，55Cr3， 52CrMnV4，55CrMnA 55SiMnVB，60CrMnB， 弹簧扁 钢 SAE5160(H)，SA387Cr12，9SUP 工具钢40-60CrNi 高强度 标准件B7
合金管 25MV，30-36Mn2V 坯 不锈钢4130X 合金结 42CrMo，20Mn2 构钢 碳素结 16-50Mn 构钢 钢连铸 CL60(H) 圆管坯 锅炉钢20G 保淬透 22CrMoH 性钢 齿轮钢SCM822H3，SGl 2 传动轴 48MnV，C56E2，CF53 用钢 淬透性
钢 非调质 机械结 构钢 F45V 高强矿 用圆钢 23MnNiMoCr5 高压锅 炉钢板 15MoG 高压锅炉管坯 钢SA-210Al，SA-210C，SA-213T11，SA-213T12，SA-213T2 SA-213T22，SA-213T23，SA-213T91 工程机械用钢IE0669，IE0963，IE1106，IE1158M IE1287，IE2892 工具钢42CrMo4 27SiMnV，09MnD，9MnD，12Cr1MoV 18CD4，28Mn6
合金结构钢40Cr，20-50Cr，20-45Mn2，20CrMnTi 20CrMo，20CrMoM 20CrNiMo，20Mn2B，20MnTiB， 20MnVB，40CrNiMoA SCM435H，SCM440，35-42CrMo，28MnCrMo，30CrMnSiA 30Mn2，37CrMnMoA，4145H， 42CrMoHA，40Mn2(退火） 合金结 构管坯 33-36Mn2V，34CrMn4（方钢），37Mn5 冷拉钢- 削切钢 SAE1117 链条钢23MnNiMoCr54，25MnV 耐硫酸露点腐蚀用钢08Cr2AlMo，09CrCuSb(ND)，9CrCuSb(ND)
各种模具钢牌号大全
各种模具钢牌号大全 根据《钢铁产品牌号表示方法》GB221-2000的规定，我国钢铁产品牌号一般采用汉语拼音字母、国际化学元素符号及阿拉伯数字结合起来表示。 1碳素结构钢的具体牌号 Q195-Q195F、Q195b、Q195 Q215-Q215AF、Q215Ab、Q215A、Q215BF、Q215Bb、Q215B Q235-Q235AF、Q235Ab、Q235A、Q235BF、Q235Bb、Q235B、Q235C、Q235D Q255-Q255A、Q255B Q275-Q275 对上述各牌号，要在供应工作中准确识别与使用。 2低合金高强度结构钢 GB/T221-2000新牌号表示方法将低合金高强度结构钢分为通用钢和专用钢两类，新牌号表示方法与GB/T1591-94《低合金高强度结构钢》，GB700-88《碳素结构钢》相同，并与碳素结构钢的牌号组成工程用钢的系列。低合金高强度结构钢按脱氧方法分为镇静钢和特殊镇静钢，但在牌号中没有表示脱氧方法的符号。 1)通用低合金高强度结构钢牌号组成 Q295-Q295A、Q295B Q345-Q345A、Q345B、Q345C、Q345D、Q345E Q390-Q390A、Q390B、Q390C、Q390D、Q390E Q420-Q420A、Q420B、Q420C、Q420D、Q420E Q460-Q460C、Q460D、Q460E
2)专用低合金高强度结构钢牌号 专用低合金高强度结构钢一般采用代表屈服点的拼音字母“Q”、屈服点数值(单位为MPa)，并在尾部加按产品用途的拼音第一个字母表示。如：压力容器用钢牌号表示为“Q345R”；焊接气瓶用钢牌号表示为“Q295HP”；锅炉用钢牌号表示为“Q390g”；桥梁用钢牌号表示为“Q420q”等。 3)优质碳素结构钢的基本牌号有： 08F、10F、15F、08、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、15Mn、20Mn、25Mn、30Mn、35Mn、40Mn、45Mn、50Mn、60Mn、65Mn、70Mn 共31个。 4易切削结构钢 易切削结构钢分加硫易切削钢、加硫磷易切削钢、加铅易切削钢、加钙易切削钢、加硫碳锰易切削钢等。牌号用规定的符号和阿拉伯数字表示。即以“易”的汉语拼音首位字母“Y”打头，其后用两位阿拉伯数字表示碳含量的万分数。 具体牌号有：Y12、Y12Pb、Y15、Y15Pb、Y20、Y30、Y35、Y40Mn、Y45Ca共9个牌号。 5合金结构钢 其牌号是按钢的碳含量、所含合金元素的种类及数量来表示。这种表示(编制)方法，可以从牌号上直接看出钢的大致化学成分及质量等级，比较直观简明。 具体牌号有： 20Mn2、30Mn2、35Mn2、40Mn2、45Mn2、50Mn2、20MnV、27MnSi、35MnSi、42MnSi、20SiMn 2Mo、25SiMn2MoV、37SiMn2MoV、40B、45B、50B、40MnB、45MnB、20MnMoB、15MnVB、20MnV B、40MnVB、20MnTiB、25MnTiBRE、15Cr、15CrA、20Cr、30Cr、35Cr、40Cr、45Cr、50Cr、38CrSi、12CrMo、15CrMo、20CrMo、30CrMo、30CrMoA、35CrMo、42CrMo、12CrMoV、35CrMo V、12Cr1MoV、25Cr2MoV A、25Cr2Mo1V A、38CrMoAl、40CrV、50CrV A、15CrMn、20CrMn、40C rMn、20CrMnSi、25CrMnSi、30CrMnSi、30CrMnSiA、35CrMnSiA、20CrMnMo、40CrMnMo、20CrMnTi、40CrMnTi、20CrNi、40CrNi、45CrNi、50CrNi、12CrNi2、12CrNi3、20CrNi3、30CrNi3、37CrNi3、12Cr2Ni4、20Cr2Ni4、20CrNiMo、40CrNiMoA、18CrNiMnMoA、45CrNi MoV A、18Cr2Ni4W A、25Cr2Ni4W A共77个。 6弹簧钢 弹簧钢是用以制造弹簧或其他弹性元件的钢种。分为优质碳素弹簧钢、合金弹簧钢二类。 具体牌号有：65、70、85、65Mn、55Si2Mn、55Si2MnB、55SiMnVB、60Si2Mn、60Si2MnA、
s136模具钢热处理工艺
s136模具钢热处理工艺-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
S136热处理工艺 软性退火 在保护状态下，加热至780℃，然后在炉中以每小时10℃的速度，冷却至650℃，接着再置于空气中冷却。 应力消除 经过粗加工后，必须加热至650℃，均热2小时，缓慢冷却至500℃，然后置于空气中冷却 淬火
保温时间＝当钢材的表面及中心达到一致的淬火温度后，才开始计算在炉中的保温时间。 淬火时必须保护，以避免脱碳及氧化。 冷却介质 ●油 ●流动粒子炉或盐裕炉250－550℃分级淬火，然后冷却于高速空气中 ●高速气体/真空炉中具有足够正压的气体为求模具达到最适当的特性，在模具的变形程度可接受的条件下，冷速越快越好。于真空炉中热处理时推荐使用4－5ba r的气压。 钢材冷却至50－70℃应立即回火。 硬度、晶粒大小、残余奥氏体数量于奥氏体化温度的关系图。
回火 参照回火曲线图按所需硬度值选择回火温度。回火两次，每次回火后，必须冷却到室温，最低的回火温度为180℃（适用于小件）。保温时间至少两小时。 回火曲线图 注1：建议250℃回火求韧性，硬度及抗腐蚀性的最好组合。 注2：以上的曲线数据只适宜小型模具。模具可达的硬度要视模具的尺寸。 注3：应避免选用过高的奥氏体化温度与过低的回火温度＜250℃的组合，皮棉模具产生太大的应力。 尺寸变形 淬火及回火时的温度，不同种类的炉具及淬冷介质，会影响模具尺寸的改变。模具的尺寸与几何形状也同样重要。模具在加工时应预留加工量以弥补热处理后的尺寸变形。
在粗加工与半精加工之间建议预留0.15％作为S T A V AX ES T(S-136)的加工预留指标。 淬火过程的尺寸改变 试片100*100*25毫米经正规的热处理程序，在淬火时的尺寸改变。 淬火过程 由1020℃起 宽度％长度％厚度％ 油淬最小 最大 +0.02 -0.05 +0.02 -0.03 +0.04 - 分级淬火最小 最大 +0.02 -0.03 ±0 +0.03 -0.04 -空冷最小 最大 -0.02 +0.02 ±0 -0.03 ±0 - 真空淬火最小 最大 +0.01 -0.02 ±0 +0.01 -0.04 - 回火时的尺寸改变 注意：淬火时和回火时的尺寸改变必须加在一起。
常用钢材的牌号、性能和用途
钢管的品名分类 品名详细品名材质 弹簧钢高强弹簧钢50CrV4，50CrVA 弹簧钢 51CrMoV4，51CrV4，60CrMnA，60CrMnA，60Si2CrA 60Si2CrVA ，60Si2MnA，70S，60Si2Mn，77-82B 50-51CrV4，50CrMnVA，55Cr3，52CrMnV4，55CrMnA 55SiMnVB，60CrMnB， 弹簧扁钢SAE5160(H)，SA387Cr12，9SUP 工模具钢 工具钢40-60CrNi 高强度标准件用 钢 B7 管坯 管坯钢L20Mn2，P91，42Cr，P22，P12，45MnMoB，28Mn2 石油管坯42MnMo7 锅炉管坯25MnG，SA-213-T11，SSW 合金管坯25MV，30-36Mn2V 不锈钢4130X 合金结构钢42CrMo，20Mn2 碳素结构钢16-50Mn 钢连铸圆管坯CL60(H) 合结钢 锅炉钢20G 保淬透性钢22CrMoH 齿轮钢SCM822H3，SGl 2 传动轴用钢48MnV，C56E2，CF53 淬透性合金结构 钢 AISI8740H， AISI4145H 淬透性结构钢40CrH，40CrHH 低合金钢. 16-28MnCr5 非调质钢12Mn2VB 非调质机械结构 钢 F45V 高强矿用圆钢23MnNiMoCr5 高压锅炉钢板15MoG 高压锅炉管坯钢 SA-210Al，SA-210C，SA-213T11，SA-213T12，SA-213T2 SA-213T22，SA-213T23，SA-213T91 工程机械用钢IE0669，IE0963，IE1106，IE1158M，IE1287，IE2892 工具钢42CrMo4 合结钢 27SiMnV，09MnD，9MnD，12Cr1MoV，18CD4，28Mn6 30-42CrMo，30CrMnTi，38CrMoAl，SAE1045W1
常用模具材料牌号对照表
常用模具材料牌号对照表 类别中国钢号通用钢号钢材特性 塑胶模具钢3Cr2Mo P20（美国）预硬塑胶模具钢 3Cr2NiMo 718（瑞典）超预硬塑胶模具钢 4Cr13 S136（瑞典）抗腐蚀塑胶模具钢 1CrNi3 NAK80（日本）镜面塑胶模具钢 3Cr17Mo M300（奥地利）耐腐蚀塑胶模具钢五金模具钢CrWMn SKS3（日本）不变形油钢 Cr12MoV SKD11（日本）耐磨韧性铬钢 8407（瑞典） 热作模具钢4Cr5MoV SKD61（日本）通用热作模具钢 H13（美国）
常用高品质模具钢对照及特性
冷作模具钢 CrWMn/SKS31/105W/Cr6高硬度，中等淬透性，价格低廉。 207-255 820-840 下料模、冲头、成型模、搓丝板顶出杆及小型塑料压模 等。 9Mn2V/O2/DF-2 具有良好冲载能力，热处理变形小。≤229 780-800 厚度小于6mm以下的小型冲压模具及切纸机、刀具等。 9CrWMn/O1/SKS3/DF-3/100Mn/CrW4 淬火变形小，具有良好的刃口保持能力，热处理变形小。197-241 820-840 薄片冲压模、手饰 压花模等。 9SiCr/X100Cr/MoV51具有高硬度良好的韧性和较好的抗回火稳定性。197-241 860-880 下料模、冲头、搓丝板、压印模、顶出杆等 Cr5Mo1V/A2/SKD12/XW-10/210/Cr12空冷淬硬性铬钢，韧性极佳，高耐磨损性和抗腐蚀能力。≤255 950-1000 拉伸模、压花模、下料 模、冲压模、及耐磨塑料模等。 Cr12/D3/SKD1/X165Cr/MoV12高碳铬钢，具有高耐磨性和抗腐蚀能力。217-269 950-980 应用于小动载条件下要求高耐磨形状简单的拉 伸模及冲载模。 Cr12MoV/X155Cr/VMo121具有良好的淬透性，高耐磨性，韧性高。 207-255 1000-1020 下料模、冲头、滚丝轮、剪刀片、冷镦模、 陶土模及热固塑料成型模等。 Cr12Mo1V1/D2/SKD11/W-42具有良好的淬透性，高韧性，高耐磨损性，强韧性极佳，并具有良好的抗回火稳定性，热处理变形小。≤255 1000-1020 重型落料模、冷挤压模、深拉伸模、滚丝模、剪刀片、冷镦模、陶土模等。 7Cr7Mo2V2Si具有高韧性，高耐磨损性，热处理变形小。 241-269 1100-1150 适用于要求强韧性及高冲击载荷下工作的冷镦、冷冲等作业模具，特别适用于标准件和钢球的冷镦模具及汽车弹簧钢板的冲孔、冲头 7CrSiMnMoV 火焰淬火模具钢,具有高淬透性,淬火温度范围宽,可用火焰加热淬火,并具有良好堆焊性217-241 880-910 应用于要求热处理变形小而施以火焰加热局部淬火的大型镶块模具及冲压厚度、≤7mm钢板大冲压模具和剪切下料模、切纸刀、陶土模及轧辊等。 热作模具钢 5CrMnMo淬透性一般，价格较低，淬火后硬度和5CrNiMo相近，而塑性韧性相对低一些。197-241 820-850 用于制造形状简单，厚度 小于250毫米的小型热锤锻模。 5CrNiMo/L6/56Cr/NiMoV7淬火后综合力学性能较好，热强性和淬透性一般 197-241 830-860 用于制造形状简单，工作温度一般，厚度在250~350毫米之间的中型热锤锻模块。 5CrNiMoV/SKT4 淬透性，淬硬性较5CrNiMo、5CrMnMo显著改善。≤240 830-880 用于制造厚度＞350毫米，型腔复杂，受力载荷 较大的大型锤锻模或锻造压力机热锻模。 4Cr5MoSiV1/SWG8407/H13/H13ESR/SKD61/X40Cr/MoV51具有良好耐热性，抗热疲劳性能及耐液态金属冲蚀性能，高淬透性，优良综合力学性能，较高的抗回火稳定性。≤235 1020-1050 用于制造冲击载荷较大，型腔复杂的长寿命锤锻模或锻造压力机用模具或镶块；以
热作模具钢之5CrNiMo篇
表一、5CrNiMo钢的化学成分（GB/T1299—2000）w/％
五、热处理 A 退火 5CrNiMo因淬火出油温度低，容易开裂，实际操作时为避免开裂，常于200℃左右即出油，这样，在模具表面获得了一层马氏体组织，但心部仍处于奥氏体状态，在380~450℃回火时，心部的过冷奥氏体即转变为上贝氏体组织，冲击韧性极差，模具寿命很低。为了提高热锻模使用寿命，可采用等温处理方法，即淬火加热后，
将模具与160~180℃硝盐中分级停留，使发生部分马氏体转变，然后再转入280~300℃硝盐中等温停2~3h；或将模具放入150℃油中，再转入280~300℃硝盐中停留2~3h。此时，模具钢的组织由马氏体+下贝氏体+少量残余碳化物组成，回火后获得回火下贝氏体组织，模具寿命明显提高。（对5CrNiMo锻模采用150℃出油，再进入300℃硝盐中等温3h，使用寿命可提高20%~50%。） 退火：①普通退火。以≤30℃/h速度加热到760～780℃，保温4～6h，炉冷到500℃出炉空冷，硬度为197～241HBS Ac1710℃,Ac3 770℃,加热温度在Ac3线之上，得到珠光体组织+块状铁素体。②等温退火。以≤30℃/h速度加热到850～870℃，保温时间2～4h，炉冷到650℃～680℃后等温4～6h，炉冷到500℃以下出炉空冷，硬度为197～241HBS，Ac1710℃,Ac3 770℃，加热温度在Ac3线之上680℃，以获得退火组织片状珠光体+块状铁素体。 其退火工艺曲线如图一、图二所示： 图一：5CrNiMo锻轧后完全退火工艺图二：5CrNiMo锻轧后等温退火工艺 B 淬火 5CrNiMo钢具有很高的淬透性，所以，钢的淬火可以采用许多冷却方式，如油淬、分级淬火或等温淬火。其中最常用的是油淬。5CrNiMo钢中的碳化物主要是M3C，加热到950℃以上可全部溶于奥氏体，但晶粒较粗大。在880℃淬火后的组织为针状马氏体和少量板状马氏体。在900℃淬火后其组织主要是板条状马氏体，仅有少量针状马氏体。这类钢在830℃淬火，200～250℃回火后有良好的力学性能，硬度约为54HRC。在300℃左右回火，韧性下降，应避免采用。图三为奥氏体随时间变化的等温转变图。
常用钢材型号和性能特性(精)
国内钢材生产专家: 1分钟搞懂常用钢材型号、性能特性 45——优质碳素结构钢,是最常用中碳调质钢。 主要特征 : 最常用中碳调质钢,综合力学性能良好,淬透性低,水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理,大型件宜采用正火处理。应用举例 : 主要用于制造强度高的运动件,如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等。焊接件注意焊前预热,焊后消除应力退火。 Q235A(A3钢——最常用的碳素结构钢。 主要特征 : 具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷冲压性能,以及一定的强度、好的冷弯性能。应用举例 : 广泛用于一般要求的零件和焊接结构。如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构、桥梁等。 40Cr——使用最广泛的钢种之一,属合金结构钢。 主要特征 : 经调质处理后,具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性,淬透性良好,油冷时可得到较高的疲劳强度,水冷时复杂形状的零件易产生裂纹,冷弯塑性中等,回火或调质后切削加工性好,但焊接性不好,易产生裂纹,焊前应预热到 100~150℃ ,一般在调质状态下使用,还可以进行碳氮共渗和高频表面淬火处理。 国内钢材生产专家: 应用举例 :调质处理后用于制造中速、中载的零件,如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等,调质并高频表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件,如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉螺母、进气阀等,经淬火及中温回火后用于制造重载、中速冲击的零件,如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等,经淬火及低温回火后用于制造重载、低冲击、耐磨的零件,如蜗杆、主
轴、轴、套环等,碳氮共渗处即后制造尺寸较大、低温冲击韧度较高的传动零件,如轴、齿轮等。 HT150——灰铸铁应用举例 :齿轮箱体,机床床身,箱体,液压缸,泵体, 阀体,飞轮,气缸盖,带轮,轴承盖等 35——各种标准件、紧固件的常用材料 主要特征 : 强度适当,塑性较好,冷塑性高,焊接性尚可。冷态下可局部镦粗和拉丝。淬透性低,正火或调质后使用应用举例 : 适于制造小截面零件, 可承受较大载荷的零件:如曲轴、杠杆、连杆、钩环等,各种标准件、紧固件 65Mn——常用的弹簧钢 应用举例 :小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹簧发条,也可制做弹簧环、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧、冷卷螺旋弹簧,卡簧等。 0Cr18Ni9——最常用的不锈钢 (美国钢号 304,日本钢号 SUS304 国内钢材生产专家: 特性和应用 : 作为不锈耐热钢使用最广泛,如食品用设备,一般化工设备,原于能工业用设备 Cr12——常用的冷作模具钢 (美国钢号 D3,日本钢号 SKD1 特性和应用 : Cr12钢是一种应用广泛的冷作模具钢,属高碳高铬类型的莱氏体钢。该钢具有较好的淬透性和良好的耐磨性 ; 由于 Cr12钢碳含量高达 2.3%,所以冲击韧度较差、易脆裂,而且容易形成不均匀的共晶碳化物 ;Cr12钢由于具有良好的耐磨性,多用于制造受冲击负荷较小的要求高耐磨的冷冲模、冲头、下料模、冷镦模、冷挤压模的冲头和凹模、钻套、量规、拉丝模、压印模、搓丝板、拉深模以及粉末冶金用冷压模等 DC53——常用的日本进口冷作模具钢
模具钢的处理
模具钢的处理 模具钢材的热处理方式与加工工序安排密切相关。在模具制造时，应当根据材料和加工工艺路线来选择热处理方法，制定相应得热处理工艺。 （1）一般冷作模具钢工作零件的热处理工序安排：筹造——退火——机械加工成型——淬火与回火—工修整。 （2）冷作模具钢采用成型磨削及电加工工艺：锻造——退火——机械粗加工——淬火或回火——精加工（磨削、电加工）。 （3）冷作模具钢复杂冲模的加工：锻造——退火——机械粗加工——高温回火或调质——机械加工成型——淬火与回火——磨削与电工加工成型。 大多数冷作模具钢使用状态为淬火与回火，模具硬度通常为60hrc，为了进一步提高模具表面硬度、耐磨性和使用寿命，常进行表面强化处理，如渗碳、渗氮、渗硼氮碳共渗、td 法渗钒铌、化学气相村积（cvd）等作为最终热处理。 模具热处理 模具制造的成本高，特别是一些精密复杂的冷冲模、塑料模、压铸模等。采用热处理技术提高模具的使用性能，可以大幅度提高模具寿命，有显著的经济效益，我国模具技术工作者十分重视模具热处理技术的发展。 1 真空热处理 模具钢经真空热处理后有良好的表面状态，变形小。与大气下的淬火比较，真空油淬后模具表面硬化比较均匀，而且略高一些，主要原因是真空加热时，模具钢表面呈活性状态，不脱碳，不产生阻碍冷却的氧化膜。在真空下加热，钢的表面有脱气效果，因而具有较高的力学性能，炉内真空度越高，抗弯强度越高。真空淬火后，钢的断裂韧性有所提高，模具寿命比常规工艺普遍提高40%~400%，甚至更高。冷作模具真空淬火技术已得到较广泛的使用。 2 深冷处理 近年来的研究工作表明，模具钢经深冷处理(-196℃)，可以提高其力学性能，一些模具经深冷处理后显著提高了使用寿命。模具钢的深冷可以在淬火和回火工序之间进行，也可在淬火回火之后进行深冷处理。如果在淬火、回火后钢中仍保留有残余奥氏体，则在深冷处理后仍需要再进行一次回火。深冷处理能提高钢的耐磨性和抗回火稳定性。深冷处理不仅用于冷作模具，也可用于热作模具和硬质合金。深冷处理技术已越来越受到模具热处理工作者的关注，已开发出专用深冷处理设备。不同钢种在深冷过程中的组织变化及其微观机制及其对力学性能的影响，尚需进一步研究。 3 模具的高温淬火和降温淬火 一些热作模具钢，如3Cr2W8V、H13、5CrNiMo、5CrMnMo等，采用高于常规淬火温度加热淬火，可以减少钢中碳化物的数量、改善其形态和分布，使固溶于奥氏体中碳的分布均匀化，淬火后可在钢中获得更多的板条马氏体，提高其断裂韧性和冷热疲劳抗力，从而延长模具使用寿命。例如3Cr2W8V钢制的一种热挤压模具，常规淬火温度为1080~1120℃，回火温度为560~580℃。当淬火温度提高至1200℃，回火温度为680℃(2次)，模具寿命提高了数倍。 W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V高速钢和Cr12MoV等高合金冷作模具钢，可适当降低其淬火温度，以改善其塑韧性，减少脆性开裂倾向，从而提高模具寿命。例如W6Mo5Cr4V2的淬火温度可选用1140~1160℃。 4 化学热处理 化学热处理能有效地提高模具表面的耐磨性、耐蚀性、抗咬合、抗氧化性等性能。几乎