热作模具包括锤锻模、热挤压模和压铸模三类。热作模具工作条件与冷作模具条件不同,主要特点是与热态金属相接触,这会引发以下两方面的问题:
(l)模腔表层金属受热。通常锤锻模工作时.其模腔表面温度可达300~400℃以上热挤压模可达500一800℃以上;压铸模模腔温度与压铸材料种类及浇注温度有关。如压铸黑色金属时模腔温度可达1000℃以上。这样高的使用温度会使模腔表面硬度和强度显著降低,在使用中易发生打垛。为此.对热模具钢的基本使用性能要求是热塑变抗力高,包括高温硬度和高温强度、高的热塑变抗力,实际上反映了钢的高回火稳定性。由此便可以找到热模具钢合金化的第一种途径,即加入cr、w、si.等合金元素可以提高钢的回火稳定性。
(2)模腔表层金属产生热疲劳(龟裂)。热模的工作特点是具有间歇性.每次使热态金属成形后都要用水、油、空气等介质冷却模腔的表面。因此.热模的工作状态是反复受热和冷却,从而使模腔表层金属产生反复的热胀冷缩,即反复承受拉压应力作用.其结果引起模腔表面出现龟裂,称为热疲劳现象,由此,对热模具钢提出了第二个基本使用性能要求.即具有高的热疲劳抗力。一般说来,影响钢的热疲劳抗力的因素主要有: ①钢的导热性。钢的导热性高,可使模具表层金属受热程度降低,从而减小钢的热疲劳倾向性。一般认为钢的导热性与合碳量有关,含碳量高时导热性低,所以热作模具钢不宜采用高碳钢。在生产中通常采用中碳钢(c0.3%5~0.6%)合碳量过低.会导致钢的硬度和强度下降.也是不利的。 ②钢的临界点影响。通常钢的临界点(acl)越高.钢的热疲劳倾向性越低。因此.一般通过加入合金元素cr、w、si、引来提高钢的临界点。从而提高钢的热疲劳抗力。