熱模鍛（預(yù)鍛和終鍛）模具鋼是模鍛件生產(chǎn)中最為重要和用量最大的鋼種，也是模鍛件生產(chǎn)廠(chǎng)家最為關(guān)注的模具鋼。目前常用熱作模具鋼大致可以劃分為兩個(gè)層次：以5CrNiMo和5CrMnMo為代表的傳統(tǒng)（普通）熱作模具鋼和以4Cr5MoV1Si（H13）、4Cr5W2VSi及3Cr3Mo3VNb為代表的優(yōu)質(zhì)模具鋼。
現(xiàn)以最具有代表性的、不同檔次的典型熱模鍛模具鋼5CrNiMo、4Cr5W2VSi和3Cr3Mo3VNb為例，對(duì)它們的力學(xué)性能和物理性能（常數(shù)）及其與使用效果之間的關(guān)系作一探討。
為了解模具鋼的性能與使用特性（或壽命）之間的關(guān)系，北京航空材料研究院研究了典型熱作模具鋼5CrNiMo、4Cr5W2VSi和3Cr3Mo3VNb的力學(xué)性能與溫度、硬度與溫度以及抗回火穩(wěn)定性和冷熱疲勞性能關(guān)系。三種鋼試樣的熱處理工藝如下：
（1）5CrNiMo鋼：鹽浴爐865℃保溫15min，油淬；電爐回火500℃保溫1.5h空冷；沖擊和熱穩(wěn)定試樣380℃～400℃回火；硬度46.0HRC～46.5HRC。
（2）4Cr5W2VSi鋼：鹽浴爐1070℃保溫10min，油淬；電爐回火590℃保溫1.5h，空冷+580℃保溫1.5h，空冷；硬度52.0HRC～52.2HRC。
（3）3Cr3Mo3VNb鋼：鹽浴爐1060℃保溫10min，油淬；電爐回火610℃保溫1.5h，油冷+580℃保溫1.5h，油冷；硬度46.2HRC～47.0HRC。
2.3.3.2 常用熱作模具鋼物理性能
與模具使用特性相關(guān)的物理性能（常數(shù)）主要有線(xiàn)膨脹系數(shù)（α）、熱導(dǎo)率（γ）、彈性模量（E）和臨界點(diǎn)（Acl、Arl和Ms）。這些物理常數(shù)主要決定于鋼中的合金元素和C含量以及原子結(jié)合力。
1．線(xiàn)膨脹系數(shù)
熱鍛模具的熱膨脹和冷收縮引起模具體積變化，將造成內(nèi)應(yīng)力，從而導(dǎo)致模具鋼的冷熱疲勞性能下降，并在熱處理時(shí)引起模具變形。線(xiàn)膨脹系數(shù)取決于鋼的化學(xué)成分，模具鋼中的含有的合金元素Cr、W、Mo和Ni等使線(xiàn)膨脹系數(shù)減小。
2．彈性模量
彈性模量為應(yīng)力與應(yīng)變的比值（E=σ/ε），表示鋼的鋼度。彈性模量是原子結(jié)合力的反映，對(duì)鋼的熱處理狀態(tài)和顯微組織不敏感，隨溫度的升高而下降。在外加載荷相同的條件下，彈性模量大的鋼的變形就小，因此，彈性模量高的模具鋼在模鍛時(shí)的變形小，這就意味著模鍛的尺寸更穩(wěn)定，這對(duì)精密模鍛十分有利。
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