中耐熱韌性熱作模具鋼及熱處理
    許多熱擠壓模、熱鐓鍛模、精鍛模以及鍛壓機、高速錘上的模具等都是在繁重的條件下工作的。長時間與被加工的金屬接觸，受熱溫度高，承受較高的應力。故這類模具鋼要求具有高的熱穩定性、比較高的高溫強度和耐熱疲勞性以及高的耐磨性。 中等耐磨性韌性鋼，主要有5％的鉻型熱作模具鋼和鉻鉬系熱作模具鋼，含有較多的鉻、鉬、釩等碳化物形成元素，其韌性及耐熱性介于高韌性及高熱強性熱作模具鋼之間。我國從20世紀60年代開始引進開發這類鋼號，用量逐漸擴大，現已成為主要的熱作模具鋼。目前應用較廣的主要有H13（4Cr5MoSiV1)、H11（4Cr5MoSiV)、H12(4Cr5MoWSiV)、4Cr5W2VSi等
(一)含5％鉻的鉻系熱作模具鋼
H11鋼(4Cr5MoSiV) ：
該鋼中wv＝0.4％左右，淬透性很好，在￠150mm以下的鋼材可以空冷淬硬，在中溫下的熱強性和耐磨性都較高，韌性較好，甚至在淬火狀態下也有一定的韌性，抗熱疲勞性特好，因此用H11鋼制作高速錘鍛模非常理想，有時也用作壓鑄模和擠壓模。
(1)鍛造：H11鋼碳的質量分數為0.4％，熱塑性較好，當鍛制大型鍛件時，先緩慢加熱到750ºC,再快速加熱到1120~1150ºC的鍛造溫度，減少氧化和脫碳；始鍛溫度為1080~l120ºC，終鍛溫度＞850ºC，鍛后緩冷，并及時退火。(2)退火：加熱溫度為880ºC，等溫溫度為750ºC，爐冷到500ºC以下出爐空冷，獲得粒狀珠光體組織，退火硬度為192~235 HBS，最好在可控氣氛爐中進行。
(3)淬火、回火：淬火時不需預熱，可直接加熱到1000~1020ºC油淬或分級淬火，硬度約50~52HRC，經540~600ºC回火，模具硬度在40~50HRC范圍內。   該鋼在200ºC以上隨回火溫度升高，aK值下降，在500ºC左右沖擊韌度最低，所以應避免在500ºC附近回火或進行化學熱處理。
H13鋼(4Cr5MoSiV1)：
H13鋼是國際上廣泛應用的一種空冷硬化型熱作模具鋼，我國已將H13鋼列為國家重點推廣的鋼種。H13鈉比H11鋼的釩含量高，其質量分數一般在1％左右，熱強性和熱穩定性高于H11鋼；具有較高的韌性和耐冷熱疲勞性能。可以制作熱鍛模或模腔溫升不超過600ºC的壓鑄模。H13鋼的臨界點：Ac1為853ºC; Ac3為912ºC；Ms為310ºC。(1)鍛造：鍛造工藝參數與H11鋼相同，但考慮到其內部存在著嚴重的碳化物偏析，要求鍛造比大于4，以破碎亞穩定的共晶碳化物。 (2)退火：等溫退火加熱到800ºC，保溫2h，降溫至750ºC等溫2~4h，爐冷到500ºC出爐空冷，硬度為192~229HBS，鍛后必須立即進行球化退火。(3)淬火和回火：H13鋼淬火前需經二次預熱，然后加熱到1020~l050ºC，油淬的硬度為53~55HRC；也可以采用空淬或分級淬火，經560~630ºC回火，可獲得硬度40~50HRC。H13鋼的回火或化學熱處理溫度同樣要避開500ºC，但不宜超過650ºC。
4Cr5W2SiV鋼(W2)：
4Cr5W2SiV鋼是一種空冷硬化熱模鋼，wv＝0.6％~1.0％，由4Cr5MoSiV1鋼演變而來，用2％W代替1％Mo，性能與H13鋼頗為相似，鍛造、熱處理工藝參數與H13鋼相近。wcr＝5％的鉻系熱作模具鋼，在500~600ºC時具有比高韌性熱鍛模具鋼更高的硬度、熱強性和耐磨性，而韌性高于3Cr2W8V等高耐熱模具鋼，含有硅和鉻,其抗氧化性較好，是目前國內通用性較強的熱作模具鋼。
(1）鍛造工藝   （2）退火：（a）鍛后退火：加熱溫度860~880ºC，保溫3~4h，爐冷至500ºC以下出爐空冷，退火后硬度≤229HBS，組織為P+K（b）等溫球化退火：加熱溫度860ºC，保溫2~4h，等溫溫度750ºC，保溫4~6h，爐冷至550ºC以下出爐空冷，硬度≤229HBS，組織為球狀P+K  （c）去應力退火：加熱溫度750ºC~780ºC，保溫2~4h,爐冷或空冷（3）淬火  （4）回火
(二)鉻鉬系熱作模具鋼：這類鋼中碳含量較低，是在國外鋼號3Cr3Mo3CoV的基礎上發展而來，其回火抗力及熱穩定性高于5％鉻系鋼，沖擊韌度ak和斷裂韌度KÑc高于3Cr2W8V鋼。
HM1鋼(3Cr3Mo3W2V):  
HM1鋼是參照國外H10鋼(4Cr3Mo3SiV)和3Cr-3Mo系的熱作模具鋼，結合我國資源的特點而研制的新型熱模鋼   HM1鋼的臨界點：Ac1為842ºC;Ac3為922ºC; Ms為373ºC。
(1)鍛造：加熱溫度為1150~1180ºC，始鍛溫度為1120~1150ºC，終鍛溫度³850ºC。對HM~1鋼要求鍛后必須緩冷，并及時進行退火。 (2)退火；HM1鋼采用等溫球化退火，其加熱溫度為870ºC ，等溫溫度為730ºC，爐冷到550ºC 以下出爐空冷，退火后硬度為207~225HBS。    HM3鋼采用等溫球化退火，其加熱溫度為860ºC ，等溫溫度為710ºC ，爐冷到550ºC以下出爐空冷。 (3)淬火和回火：HMl鋼在1030~1120ºC范圍內淬火時，可獲得52~55HRC的硬度，具體工藝可根據工件要求選用。回火溫度在580~620ºC之間選擇，回火二次，每次2h。應用：HM1鋼的冷熱疲勞抗力比3Cr2W8V鋼高得多，同時還有較高的韌性，是一種綜合性能優良的高強韌性熱模鋼，是目前國內研制的新鋼種中工藝性能好、使用面廣、具有廣闊應用前景的高強韌性熱作模具鋼。適合制造鐓鍛、壓力機鍛造、擠壓模等，該鋼更適宜作為壓鑄模的材料，在鋁壓鑄模等應用上取得明顯效果。
HM3(3Cr3Mo3VNb) ：
 HM3鋼則是在碳含量較低(wc＝0.25％)的模具鋼基礎上加入了微量的元素鈮(wNb＝0.08％~0.15％)，使鋼保持高的強度和熱穩定性。HM3鋼在600ºC以上的高溫強度高于4Cr5W2SiV鋼，但當試驗溫度低于600ºC時，強度不如4Cr5W2SiV鋼。對熱鍛成形凹模、連桿輥鍛模、軸承套圈毛坯熱擠壓模、高強鋼精鍛模、小型壓力機鍛模、鋁合金壓鑄模等都有良好的應用。HM3鋼模具壽命比3Cr2W8V、5CrNiMo、4Cr5W2VSi鋼制模具提高2~10倍，可有效地克服模具因熱磨損、熱疲勞、熱裂等引起的早期失效。HM3鋼的臨界點：Ac1為825ºC; Ac3為920ºC; Ms為355ºC。HM3鋼的淬火溫度為1080ºC，回火溫度為560~630ºC，回火二次。          
析出硬化型熱作模具鋼PH鋼(2Cr3Mo2NiVSi) ：
特點：碳含量低，并且含有沉淀硬化元素V、Ni、Mo, 制作的模具在淬火和低溫回火后進行機加，避免熱處理淬火變形及產生表面的氧化、脫碳。模具在使用過程中表層受熱升溫，析出特殊碳化物MoC、VC，形成二次硬化，表面硬度可提高到48HRC，增加了高溫強度和耐熱性，且心部具有高的韌性。切削加工性： PH鋼中加入了0.05％~0.12％的鋯等微量合金元素，改善了鋼的橫向沖擊韌度及切削加工性能。 
PH鋼的臨界點：Ac1為776ºC，Ac3為851ºC，Ms為672ºC。(1)鍛造：始鍛溫度為1000~1100ºC，終鍛溫度³850ºC ，鍛后爐冷。(2)退火：780ºC 加熱£40ºC/h的速度冷卻到680ºC后隨爐冷卻，退火后硬度為217~229HBS：(3)淬火及回火：淬火加熱溫度為990~1020ºC，截面邊長£ 100mm時采用空冷，截面邊長大于100mm時采用油冷。在370~400ºC回火一次，硬度在45HRC左右。 PH鋼適用于在500~600ºC范圍內工作的熱鍛模具，如果模具工作表面升溫至525~550ºC，析出硬化后的硬度值可升到48HRC，常用于制作嚙合齒輪模和連桿模等，使用壽命較H11鋼提高一倍。
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