热作模具钢在热锻工艺中的关键性能要求

热作模具作为热锻工艺的核心工装，长期服役于“高温、高压、冷热循环”的极端工况，需承受坯料带来的高温冲刷、剧烈摩擦、周期性热应力与机械应力作用，极易发生磨损、热疲劳、氧化、塑性变形甚至断裂等失效形式。热作模具钢的性能直接决定模具的使用寿命、锻件质量与生产效率。

热作模具钢在热锻工艺中的关键性能要求

一、优良的高温硬度与强度

高温硬度与强度是热作模具钢抵御塑性变形、磨损的基础保障。热锻过程中，模具在600~800℃高温下承受巨大压力，若材料高温硬度不足，会导致型腔快速磨损、塌陷或尺寸畸变；高温强度不足则易引发塑性变形失效。

热作模具钢的高温硬度与强度主要取决于其化学成分与显微组织。铬、钼、钨、钒等合金元素的固溶强化作用可提升基体高温强度；碳化物的弥散析出强化能显著提高高温硬度，且碳化物的稳定性越高，高温强化效果越持久。

二、优异的热疲劳抗力

热疲劳抗力是热作模具钢最核心的性能要求，直接决定模具的使用寿命。热疲劳抗力越高，模具抵抗热龟裂的能力越强，服役寿命越长。

热疲劳抗力取决于材料的热导率、线膨胀系数、高温韧性、抗蠕变性能及组织稳定性。

三、良好的高温韧性与塑性

高温韧性与塑性是热作模具钢抵御断裂失效的关键性能。热锻过程中，模具不仅承受周期性热应力，还存在坯料偏心、模具结构应力集中等问题，若材料高温韧性不足，微小裂纹会快速扩展，导致模具突发性断裂。

热作模具钢的高温韧性主要与基体组织、碳化物形态及分布相关。例如，可瑞得CH318通过控制热处理工艺，使碳化物弥散分布，能有效避免断裂失效。

四、出色的耐磨性与抗氧化性

耐磨性是保证模具型腔尺寸精度、延长服役寿命的重要性能。热作模具钢的耐磨性主要取决于高温硬度、碳化物的硬度与分布，硬度越高、碳化物含量越合理、分布越弥散，耐磨性越好。

抗氧化性则用于抵御高温下的氧化腐蚀。模具表面氧化后形成的氧化层硬度低、结合力差，易在摩擦与载荷作用下剥落，不仅加剧磨损，还会形成氧化坑，成为热疲劳裂纹的萌生点。

五、稳定的组织与尺寸稳定性

热锻模具在服役过程中需经历多次冷热循环，若材料组织不稳定，会发生马氏体分解、碳化物聚集长大、残余奥氏体转变等组织变化，导致模具硬度、韧性等性能下降，同时引发体积变化，造成模具尺寸畸变，影响锻件精度。

组织稳定性主要取决于合金元素的种类与含量及热处理工艺。

六、良好的导热性与淬透性

导热性直接影响模具的热应力分布与冷却效率。

淬透性则决定模具在淬火过程中获得马氏体组织的深度，影响模具整体力学性能的均匀性。铬、钼、镍等元素可显著提升热作模具钢的淬透性，确保大型模具整体性能均匀。