热作模具钢的应用领域及其特性分析

可瑞得主营压铸、热锻和塑胶模具钢，CH热作&CP塑胶系列面向市场销售多年，是行业重要力量。是“中国兵器·北方重工”最重要的模具钢销售窗口。北方重工具备完整工艺链的技术积淀，一流的装备和生产经验，是高等向、超纯净钢的领先者。

热作模具钢是用于高温环境下对金属材料进行成型加工的模具用钢，其核心特点是具备优异的高温力学性能、抗热疲劳性和导热性。以下是其常用领域及特点的详细解析：
一、常用领域

1.压铸模具

应用场景：用于铝合金、镁合金、锌合金等有色金属的高压压铸，如汽车发动机缸体、缸盖、变速箱壳体，以及电子元件壳体等。

典型部件：模仁、模腔、浇口套、顶针、喷嘴等。

工况特点：承受高温（400-800℃）、高压（数十至数百兆帕）及高速金属液的冲刷，需抵抗热疲劳、熔蚀和磨损。

2.热锻模具

应用场景：用于钢铁、铝合金等材料的热锻成型，如汽车轮毂、轴承套圈、齿轮毛坯、刀具坯料等。

典型部件：锻模模膛、冲头、锻模镶块。

工况特点：高温（800-1200℃）下承受高频次冲击载荷，需抵抗变形、开裂及氧化。

3.挤压模具

应用场景：用于管材、型材、棒材的热挤压，如铝合金门窗型材、铜合金散热管、不锈钢无缝管等。

典型部件：挤压模芯、模套、挤压杆、阻流块。

工况特点：高温高压下金属塑性流动导致强烈摩擦，需具备高耐磨性和抗粘模性能。

4.热镦锻模具

应用场景：用于螺栓、螺母、铆钉等标准件的热镦成型，如汽车紧固件、五金件。

典型部件：镦锻凹模、凸模。

工况特点：短时间内承受高应力，需兼顾强度、韧性及抗热疲劳开裂能力。

5.其他高温成型模具

热剪切模具：用于高温下金属坯料的剪断（如钢坯热剪）。

玻璃模具：用于玻璃制品的热成型（需耐高温氧化和玻璃液腐蚀）。

二、主要特点

1.优异的高温力学性能

热强性：在高温下保持高硬度（如 50-55HRC）和抗拉强度，抵抗塑性变形（如 1.2344 钢在 600℃时抗拉强度≥1000MPa）。

抗回火稳定性：合金元素（如 Mo、V）抑制高温回火时的软化，确保长期服役中的尺寸稳定性。

2.良好的抗热疲劳性能

模具在反复加热 - 冷却循环中（热震）易产生裂纹，热作模具钢通过细化晶粒、控制碳化物分布及优化合金成分（如 Cr 提高氧化膜致密性），减少热疲劳裂纹萌生。

3.高导热性与抗热磨损

高导热系数（如 H13 钢导热系数约 30W/(m・K)）可快速导出成型过程中的热量，降低模具表面温度梯度，减少热应力；

碳化物（如 VC、MoC）提供高耐磨性，抵抗金属液冲刷和粘模。

4.良好的韧性与工艺性

平衡强度与韧性，避免冲击载荷下断裂（如通过控制 P、S 杂质及热处理细化马氏体组织）；

具备良好的锻造、切削加工及热处理性能（如可通过氮化、渗碳提升表面硬度）。

5.抗氧化与抗熔蚀性

高 Cr、Si 含量形成致密氧化膜（如 Cr₂O₃），减缓高温氧化；

抵抗有色金属液（如铝、镁）的熔蚀和化学侵蚀（如模具表面形成低熔点合金相导致的粘模）。

三、典型钢种举例

H13 （CH302/CH307）（美国，对应中国 4Cr5MoSiV压铸模、热锻模 综合性能均衡，抗热疲劳性突出

1.2344 (CH302/CH307/CH300)（德国） 高精度压铸模、挤压模 高淬透性、耐磨与高温强度优异

SKD61 (CH302)（日本） 热镦锻模、热剪切模 韧性与耐热性良好，性价比高

四、选型与使用注意

工况匹配：根据温度、载荷类型（冲击 / 静载）、金属材料特性（如铝易粘模、钢需高硬度）选择钢种；

热处理关键：淬火温度（如 H13 钢 1020-1050℃）和回火次数（多次回火消除应力）直接影响性能；

表面处理：氮化、PVD 涂层可提升表面硬度和抗粘模性，延长模具寿命。