不同热锻工艺对模具钢损耗的对比

热锻是高温、高压、交变热载荷耦合的复杂成形过程，模具钢在反复受热与冲击下易出现磨损、热疲劳、塑性变形与开裂等损耗。不同热锻工艺的温度场、应力场与成形节奏差异显著，直接决定模具钢损耗速率与服役寿命。科学对比工艺差异、优化参数匹配，是控制损耗、降低成本的关键。
自由锻与模锻是最主流的两类热锻工艺，损耗特征差异明显。自由锻采用开式成形，坯料流动自由度高、局部压力集中，模具钢以塑性塌陷、棱角崩损为主，损耗集中在受力突出部位。因单次变形量大、冷热循环频率低，整体损耗速率中等，但模具型面精度保持性差，修复频率高。

模锻为闭式或半闭式成形，坯料在型腔中强制流动，模具承受周期性热机械载荷，主要失效为热疲劳龟裂、粘着磨损与氧化剥落，约 70% 模具因磨损失效。模锻生产连续、循环频率高，表面温度波动剧烈，损耗更均匀且累计速度快，对材料红硬性与抗疲劳性要求更高。
锻造比与锻造节奏直接影响模具钢内部组织与损耗水平。低锻造比工艺组织疏松、碳化物偏析，模具钢韧性不足，使用中易萌生裂纹，损耗速度快。随锻造比提升，组织致密化、晶粒细化，耐磨性与抗裂性增强，磨损量可显著下降。但锻造比过高会增大变形抗力，加剧模具机械磨损，存在最优区间。以常用热作模具钢为例，锻造比控制在 4 左右时，磨损体积较比 2 时降低约 24%，综合损耗最低。
温度制度是影响模具钢损耗的核心变量。始锻温度过高易引发过热过烧，晶粒粗大导致强度下降，氧化磨损速率大幅上升；温度过低则坯料塑性差、变形抗力激增，模具钢承受冲击载荷增大，崩损与开裂风险上升。终锻温度同样关键，温度偏高会加剧模具高温软化，偏低则增加冷击效应。数据显示，合理匹配始锻与终锻温度，可使模具钢磨损量降低 35% 以上，热疲劳裂纹级别明显下降。

多镦多拔、等温锻造等精细化工艺，能有效抑制模具钢损耗。三镦三拔工艺可充分打碎粗大碳化物、均匀组织，大幅提升冲击韧性与抗热疲劳能力，模具寿命较一镦一拔提升显著。等温锻造保持温度稳定，减少冷热交变应力，热疲劳损耗降低 50% 以上，适合高精度、长寿命模具场景，但设备与成本要求更高。
综上，模具钢损耗并非仅由材料决定，而是工艺、材料与工况协同作用的结果。自由锻侧重抗塌陷与抗冲击，模锻侧重抗磨损与抗疲劳；优化锻造比、精准控温、采用精细化锻造流程，可从源头减少裂纹、磨损与变形。实际生产中应根据产品批量、精度要求与坯料材质，选择匹配工艺并配套合理热处理与表面强化，实现模具钢损耗最小化与服役寿命最大化。