械工業部技術發展基金委員會“的科技成果，曾獲國家科技進步二等獎。該研究工作由北京機電研究所、上海材料研究所、華中理工大學三個單位的15位研究人員（陳蘊博李平安、施占華、朱宗元等）共同完成，參與協作的企業有20余家的很小部分，與以往各種材料手冊相比，除個別數據注明是采集的以外，所有數據均為自行測試其主要特點是把國內鋼廠生產和我國工業應用的25種（其中有7種實測部分數據熱作模具鋼，在相同的試樣基金項目：原機械工業部技術發展基金資助項目（8850601）尺寸、機械加工方法熱處理工藝、試驗設備和測試方法以及相同的評判標準等條件下進行工作，因此各鋼種的性能數據有其可比性，更適宜有關專業人員作為熱模具選材和用材的依據為了讓廣大企業更便于查閱和應用，現將該成果的性能數據和分析以鋼種為單位分篇連續介紹，希望能對工廠企業在熱作模具材料的應用和選材上起一點微薄的作用。

　　2試樣尺寸、測試方法和評判標準力學性能特殊性能和工藝性能的試樣狀態，除了特意注明退火或其它狀態外，均為淬火+回火狀態其區別是經淬火+二次回火后，最終硬度在47 44HRC范圍，目的是考核在生產實際應用中熱作模具常用的二種硬度對各種性能的影晌2.1室溫與高溫力學性能熱作模具在工況條件下表面與心部溫度差別很大，按模具類型和型腔結構不同，其表面溫度約在550~ 750°C范圍內波動；而心部溫度較低，如果模具不經預熱或預熱不當，其溫度往往與室溫相當。熱作模具型腔早期塑性變形失效或開裂失效與材料高溫屈服強度或塑性不足有很大的關系，如失效統計表明：約有20%的錘鍛模和壓力機模5%~15%的鋁合金壓鑄模85%的銅材擠壓模和6%的鋁材擠壓模等都因強度不足產生塑性變形而失效；但也約有18%中小機鍛模15%的鋁合金壓鑄模10%的切邊模、65%的鋁擠壓模和3%~%的銅擠壓模等都因塑性不足或工藝不當而開裂另外，因材料的缺口敏感性和裂紋擴展速率等原因，加速了模具深形槽底角或燕尾R處開裂錘鍛模中燕尾失效約占1C%.室溫與高溫拉伸室溫與高溫拉伸性能是材料常規性能測定項目之一，它能直觀地定量表示材料的強度與塑性，在模具設計中可作為主要指標室溫拉伸性能在島津EA10型試驗機上測試高溫短時拉伸性能在W-10型萬能試驗機上測試試樣在爐內保溫15min，拉伸速度為1mm/min試樣尺寸同上試驗溫度為300C600C650°C700°C按GB4338- 84進行室溫與高溫沖擊韌性不同類型熱作模具在工況條件下都要受到沖擊載荷作用，所差別的是所受載荷大小。由于沖擊韌性值在生產中長期使用，也結累了大量的數據，實踐證明能反映材料的缺口敏感性，能較正確地反映材料的表面狀態、冶金缺陷和顯微組織的變化沖擊試驗在B30B型沖擊試驗機上進行。擺錘能量30試樣尺寸：10mm< 55mm，夏氏V形缺口，0.25mm試驗溫度：室溫80進行，高溫沖擊按GB5775-86進行。

　　室溫斷裂韌性由于沖擊韌性值還不能正確反映熱作模具失效的概率，同時也沒有與設計時應力計算相結合，另外在模具制造過程中材料難免存在顯微裂紋，其使用中失穩擴展往往又是模具開裂的主要原因，而斷裂韌性值能反映材料裂紋體抵抗裂紋擴展的能力，所以在模具設計上被廣為應用。

　　1255試驗機上預制裂紋和壓斷。采用標準三點彎曲試樣當測試結果不能滿足平面應變韌性的有效判據時，進行心（的測定。幻（試驗按GB4164-室溫缺口拉伸性能因熱作模具型腔尺寸變化很大，在光滑平面、凹槽或R角與平面交界處的拉伸性能變化較大另外，不同模具鋼所含合金元素的差異，對缺口拉伸性能變化的敏感程度也有所不同，其性能可作為模具設計的依據。

　　高溫硬度熱作模具鋼的高溫硬度能反映模具材料在使用溫度范圍的強度和耐磨性，因此，可作為不同使用溫度下熱作模具選材的一個重要依據。

　　在AKASH高溫硬度試驗機上測試試驗溫度67<102加熱至所需溫度，保溫15min后充入氬氣，實測試樣的硬度壓痕對角長度后換算成硬度值2.2特殊性能據失效統計有65%的錘鍛模和80%的壓力機模都因磨損和深形槽底角開裂失效；有82%的中小機鍛模由熱磨損和壓塌失效；軸承套圈機鍛模的凹模有86%、沖頭有90%以上都是熱磨損失效；有15%~27%的鋁材熱擠壓模和80%以上的切邊模都因熱磨損失效有60 ~70%的鋁合金壓鑄模和95%以上的銅合金壓鑄模都因熱疲勞開裂失效；這兩類壓鑄模都約有5%的模腔因熱熔損導致模具失效因此，模具材料的熱穩定性、抗熱疲勞性抗熱磨損和抗熔損性等的高低都直接影響熱作模具的使用壽命。

　　熱穩定性能熱作模具在高溫高壓的條件下長期工作保持其組織穩定性和力學性能的能力，將直接影響模具的使用壽命。這對高精度大批量連續生產的熱作模具具有重要意義因此，熱穩定性也作為不同使用溫度下熱作模具選材的一個重要依據在RX-4-9爐中加熱，用6P-1型布洛維硬度計83進行。試樣尺寸：10mm<抗氧化性能熱作模具型腔表面的氧化，會加速型腔的熱磨損和加劇熱疲勞裂紋的萌生，從而影響模具的使用壽命另外，抗氧化性能也反映了模具鋼在改鍛、熱處理等熱加工時抵抗材料“火損”的能力。它作為材料工藝性能之一而得到重視。

　　用坩堝氧化增重法，試樣尺寸：10<熱疲勞性能熱作模具熱疲勞開裂失效占有相當大的比例研究不同熱作模具鋼的抗熱疲勞性能，對提高模具的使用壽命有很重要的意義，同時也為正確選材提供依據。

　　在自制的Uddeholm試驗機上測試，高頻感應加熱噴水霧冷卻。試驗后用10%HCl水溶液清除氧化皮用體視顯微鏡觀察表面龜裂形貌并進行（20（次。用Uddeholm的A（網狀裂紋的完整程度、密度及裂紋大小）和B（主裂紋尺寸標準綜合評定熱磨損性能熱磨損是國產熱作模具的主要失效形式，是影響模具壽命的關鍵因素。在壓力加工過程中，熱磨損效應總是存在，要想全部消除是不可能的，因而研究熱作模具鋼的熱磨損性能，有利于延長模具的使用壽命在自制的Tittagala試驗機上測試，磨擦副為對環式。試樣尺寸：令38mmX令30mmX10mm由GP15-B型高頻感應器直接加熱沖頭，沖頭尺寸：范圍可分8檔。用32號內燃機油潤滑并在自制的Thomas試驗機上進行校驗，試樣尺寸：☆12mm用磨損失重量來評價材料熱磨損性能熱熔損性能失效的鋁、銅壓鑄模上除了熱疲勞裂紋外，幾乎都伴隨著粘鋁、銅和點狀熔蝕因熱疲勞應力和熔蝕的交互作用，促使了模具早期失效因此，研究模具鋼抗熔鋁的熔損能力，有助于壓鑄模的選材和失效分柝在自制的Uddeholm熔損試驗機上測試試樣同軸轉速9r/min）用尖鐵棒破壞試樣表面鋁化膜另一種方法把不同鋼種的12片試樣隨機均勻懸掛在夾具相同的圓周上，試樣同時浸在ZL102熔融鋁中進行680°（X（轉速226m/min）熱熔損試驗試驗后用20%NaOH水溶液去除表面殘鋁，比較試驗前后的失重值熱塑性磨擦系數不同的熱作模具鋼，因其所含合金元素的種類和含量的差異，會形成不同的合金碳化物和不同的含量，這對鋼的高溫強度、硬度、塑性等帶來很大的影響。同樣也會使模具鋼在高溫塑性加工過程中，熱狀態的金屬與模具（或鍛壓砧塊）之間的摩擦效應受到影晌因此，可作為研究熱作模具鋼鍛造性能的補充依據在自制的Thomas試驗機上測試環形試樣尺試驗溫度1000C，保溫6~8min，上下模塊預熱150°C，分別按變形量18%~53%將試樣鐓粗，實測試樣內徑尺寸，比較試驗前后內徑的變化值，按Male磨擦系數的標定曲線確定值2.3工藝性能熱作模具從原材料到制成模具要經過各種冷熱加工，如鍛造熱處理、車銑磨、刨鉗研磨、電加工等工序。一般模具的加工費用約占模具成本一半以上，因此，熱作模具鋼的工藝性能的差異，將直接影響模具鋼的推廣應甩鍛造成形性（高溫形變抗力）各種熱作模具鋼在相同的熱加工工藝參數條件下，材料的高溫強度越低，伸長率越大，即該鋼的鍛造變形抗力就越小，成形性也就越妊用1000°C氧化性能評價鋼的加熱“火損”性。用700°CAk沖擊值和800°C的力學性能調整停鍛溫度。

　　在高溫拉伸試驗機上測試試樣尺寸：M12mmXmmX70mm試驗溫度為84進行測定，確定鍛造加熱溫度回火穩定性（回火溫度與硬度關系）回火穩定性是熱作模具的基本性能，除了能反映模具在熱狀態下保持力學性能的能力外，還能為熱處理時選擇回火溫度提供依據在鹽浴爐和箱式爐中加熱，用6P-1型布洛維硬度計按GB230- 83測試試樣尺寸：h0mmX10mm試驗溫度在100~700C范圍，分別保溫2h心部性能由于較大截面模具在淬火冷卻時，心部的冷卻速度遠小于表面，因此，其心部的組織和力學性能與油淬小試樣有很大的差異。為了準確比較不同鋼種所制大截面模具的心部性能，所以模擬心部的冷卻方法另外，大截面鍛模在使用時其心部溫度往往小于300°C，所以實測室溫和300°C時的力學性能時的心部與表面力學性能心部冷卻速度為13°C/min試樣尺寸：bmniK 50mm，試驗溫度為室溫和55mm夏氏V型缺口在B-30A沖擊試驗機上按GB2106-80和GB5775-86測試（4）切削性能在模具的加工費用中，切削加工費用約占加工總費用的90%，所以熱作模具鋼切削性能的難易將直接影響該鋼的推廣應甩切削性能在裝有測力儀的車床上測試試樣尺200mm試樣狀態為退火或淬火態W18C4V2鋼車刀硬度為65HRC，刀具尺寸為150mm刀具角度：前角=15、后角=8、副后角=6.5、主偏角=90、副偏角=4.熱作模具鋼切削力Pz（N）的大小可用下列經驗公式推3鋁、銅壓鑄模和中小機鍛模選材經驗公式在大量實測熱作模具鋼的材料性能，模具的失效分析、失效類型統計和部分模具鋼的同種模具使用壽命對比試驗的基礎上，提出下列公式供工廠和企業在模具鋼選材時3.1鋁、銅壓鑄模選材經驗公式3.中小機鍛模選材經驗公式用戶根據本企業模具的主要失效形式和模具型腔表面的最高溫度，選擇該溫度所對應的材料性能代入公式3.1以龜裂和開裂失效為主的模具/123.2以塌陷和磨損失效為主的模具2.3公符號的含義室溫沖擊C-Ak4本數據集涉及的熱作模具鋼（括號內鋼種為實測部分數據）（未完待續）本刊啟事為適應我國信息化建設需要，擴大作者學術交流渠道本刊已加入中國學術期刊（光盤版）和“中國期刊網”作者著作權使用費與本刊稿酬一次性給付。如作者不同意將文章編入該數據庫，請在來稿時聲明，本刊將做適當處理。