熱作模具包括錘鍛模、熱擠壓模和壓鑄模三類。如前所述.熱作模具工作條件的主要特點是與熱態(tài)金屬相接觸、這是與冷作模具工作條件的主要區(qū)別。因此會帶來以下兩方面的問題：
熱作模具鋼適用中性能要求
(l)模腔表層金屬受熱。通常錘鍛模工作時.其模腔表面溫度可達300～400℃以上熱擠壓模可達500一800℃以上。這樣高的使用溫度會使模腔表面硬度和強度顯著降低，在使用中易發(fā)生打垛。為此.對熱模具鋼的基本使用性能要求是熱塑變抗力高，包括高溫硬度和高溫強度、高的熱塑變抗力，實際上反映了鋼的高回火穩(wěn)定性。
(2)模腔表層金屬產(chǎn)生熱疲勞(龜裂)。熱模的工作特點是具有間歇性.每次使熱態(tài)金屬成形后都要用水、油、空氣等介質(zhì)冷卻模腔的表面。因此.熱模的工作狀態(tài)是反復(fù)受熱和冷卻，從而使模腔表層金屬產(chǎn)生反復(fù)的熱脹冷縮，即反復(fù)承受拉壓應(yīng)力作用.其結(jié)果引起模腔表面出現(xiàn)龜裂，稱為熱疲勞現(xiàn)象，由此，對熱模具鋼提出了第二個基本使用性能要求.即具有高的熱疲勞抗力。
影響鋼的熱疲勞抗力的因素主要有：
①鋼的導(dǎo)熱性。鋼的導(dǎo)熱性高，可使模具表層金屬受熱程度降低，從而減小鋼的熱疲勞傾向性。一般認為鋼的導(dǎo)熱性與合碳量有關(guān)，含碳量高時導(dǎo)熱性低，所以熱作模具鋼不宜采用高碳鋼。在生產(chǎn)中通常采用中碳鋼(C0.3%5～0.6%)合碳量過低.會導(dǎo)致鋼的硬度和強度下降.也是不利的。
②鋼的臨界點影響。通常鋼的臨界點(Acl)越高.鋼的熱疲勞傾向性越低。因此.一般通過加入合金元素Cr、W、Si、引來提高鋼的臨界點。從而提高鋼的熱疲勞抗力。
(3)模具材料的性能方面、材質(zhì)優(yōu)劣、使用合理與否等因素，對于模具的制造精度、合格品率、工作時的承載能力、壽命及成本，均有密切的關(guān)系。因此在設(shè)計和制造模具過程中，對于選材方面應(yīng)綜合考慮模具的種類(具體使用的場合)、制作批量、制作材料和制件復(fù)雜程度等因素。而對于模具材料本身，則需考慮它的力學性能、耐磨性、耐熱性、耐蝕性、熱變形、淬透性、機械加工性，以及材料價格和供貨情況等。
目前，任何一種優(yōu)質(zhì)材料、新型的模具材料都難以滿足所有的性能要求，所以只能根據(jù)實際的使用條件，在滿足主要性能情況下來選擇最佳的模具材料。
模具壽命的影響因素如下：
熱作模具鋼主要用于制造錘鍛模、壓力機鍛模、熱擠壓模和壓制模，他們的工作條件有很大差別。
影響熱作模具工作條件的因素主要有：
1.鍛壓設(shè)備的構(gòu)造及特性 鍛錘(空氣錘、蒸汽錘、無砧座錘、高速錘等)
在工作時產(chǎn)生巨大的沖擊功，使熾熱的毛坯在模具型腔內(nèi)成形，因此，錘鍛模具是在高濕、高壓、高速沖擊載荷下工作。壓力機(曲柄機械壓力機、摩擦壓力機、油壓機、水壓機)的加載速度比鍛錘低的多，因此，壓力機模具承受的載荷近于靜載。
2.毛坯材料的性質(zhì)
由于金屬材料不同，它們的熔點和鍛造加熱溫度差別很大，所以，模具的工作條件也各不相同。
3.模具的潤滑及冷卻方式
在金屬塑性成形時，采用適當?shù)臐櫥瑒?，可減少摩擦系數(shù)，使變形抗力下降，其降低的幅度通常為30%～40%，這有助于減輕模具的磨損及防止模具斷裂的危險性。同時，為防止模具溫度過高，熱作模具必須采用冷卻措施，生產(chǎn)實踐證明，正確而有效的冷卻對提高模具的使用壽命。
4.模具的結(jié)構(gòu)及制造質(zhì)量
模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計和型腔幾何形狀對金屬塑性成形壓力和模具壽命都有很大的影響，為提高模具壽命，通常采用各種形式的組合凹模。模具型腔的表面粗糙度對疲勞抗力和摩擦力也有很大的影響。
5.模具合理使用
熱作模具的使用與冷作模具有一個很大的區(qū)別，就是在使用之前，必需對模具進行必要的預(yù)熱。生產(chǎn)實踐證明該項工作是很重要的，如不注意模具的合理使用，就會大大降低模具的使用壽命。
根據(jù)實際生產(chǎn)中的有關(guān)資料，目前已在各企業(yè)中常用熱作模具的應(yīng)用情況，可歸納如表1所示。該表列出熱作模具常用的鋼號、主要特性、熱處理硬度及用途。
表1 熱作模具常用的鋼號、主要特性及用途
鋼號 | 主要特性 | 硬度HRC | 用途 |
5CrNiMo | 合金元素含量較低的熱作模具鋼，具有較高的淬透性和良好的韌度，強度耐磨性，但容易出現(xiàn)白點 | 44～48 | 適合制造各種形狀復(fù)雜，沖擊載荷大、工作溫度不太高、邊長＞400mm大中型錘鍛模及切邊模 |
5CrMnMo | 該鋼除淬透性、耐熱疲勞性稍差外，其它性能都和5CrNiMo相似 | 44～48 | 適合制造邊長≤400mm的中型錘鍛模即熱切邊模 |
SCrMnMoSiV | 由于增加了合金元素，使抗回火能力及淬透性增大，其使用壽命比上面兩種材料有較大提高，但韌度不如5CrNiMo | 44～49 | 適于制作中、小型鍛模，但不適用制作大型錘鍛模 |
3Cr2W8V | 該鋼含有較多易形成碳化物的元素鉻和鎢，具有良好的淬透性，在高溫下（600～700℃）時，具有較高的強度和硬度、熱疲勞性能，但其強度和塑性較差 | 48～ | 用于制造高溫高壓應(yīng)力下，而沖擊負荷不大的凸模和凹模。如制造壓鑄模、熱擠壓模、精鍛模和有色金屬成型模等 |
4Cr5MoSiV（H11） | 空冷硬化型熱作模具鋼，在中溫下具有較好的熱強性、高的耐磨性及良好的疲勞性能，且熱處理變形小 | 53～57 | 用于制造鋁合金壓鑄模，熱擠壓模，穿孔用工具，心棒，壓力機鍛模 |
4Cr5MoSiV（H13）4Cr5W2SiV | 空冷硬化型熱作模具鋼，在較高溫服（600℃）時，具有較高的強度和硬度，高的耐磨性和韌度，并具有良好的熱疲勞性 | 53～55 | 用來制造錘鍛模，熱擠壓模及心棒，壓力機模，精鍛機模及鑲塊，鋁、銅合金壓鑄模，高速錘鍛模 |
3Cr3Mo3VN6(HM3) | 新型高強韌熱作模具鋼。該鋼含碳量較低，是為了增加導(dǎo)熱性，提高冷熱疲勞壽命，鉬、釩、鈮合金元素形成碳化物，因熔點較高，可細小晶粒，使鋼的熱強性升高。 | 47～52 | 用于制造航空噴氣發(fā)動機難變形合金、高溫合金等精密鍛模 |
4Cr3Mo2MnVB(ER8) | 空冷硬化型熱作模具鋼（H10改型鋼種），具有更高的強韌度、抗冷熱疲勞性、抗熱振性及抗回火軟化能力 | 42～48 | 用于制造銅、鋁合金壓鑄模，大變量的熱擠壓模、熱拉深件的沖頭 |
4Cr5Mo2MnVN6B(Y4) | 新型熱作模具鋼。具有高的熱強性、熱穩(wěn)定性、良好的韌度、導(dǎo)熱性及工藝性 | 49～50 | 用于制造銅、鋁合金壓鑄模，并可代替3Cr2W8V鋼制造中、小型壓力機模具、熱積壓等模具 |
4Cr5Mo2MnVSi(Y10) | 新型熱作模具鋼。其化學成分與H13鋼相似，具有很好的淬透性，鉬及釩合金元素對細化晶粒、提高熱透性和回火穩(wěn)定性有較大作用 | 50～51 | 用于制造電機端蓋，照相機盒，汽車變速箱上蓋等鋁合金壓鑄模 |
6Cr4Mo3Ni2WV（CG2） | 冷熱兼用的基體鋼，具有較寬的熱處理工藝范圍，無淬裂傾向，在較高溫度下，具有高的強度、韌度、耐磨性及抗熱疲勞性 | 51～53 | 用于制作熱沖模，熱擠壓模，高速鍛模，精鍛齒輪模及鑲塊等 |
8407（瑞典） | 該鋼純度高、晶粒細密、各向同性好，不論大小尺寸、韌度好。高溫強度高、熱應(yīng)力疲勞抗力強，良好的淬透性和熱處理尺寸穩(wěn)定性 | 32～38 | 用于制造鋅、鋁、鉛壓鑄模及交口套 |
總之，熱作模具使用壽命的重要因素是與模具材料的化學成分及其所決定的鋼的強度、韌度、耐磨性、熱穩(wěn)定性等有關(guān)，同時與冶金質(zhì)量也有很大關(guān)系。因此，為提高模具使用壽命，作為制造業(yè)，必須正確地設(shè)計模具結(jié)構(gòu)、精確地制造模具零部件、合理的使用模具及其熱處理工藝，同時在該根據(jù)實際生產(chǎn)需要選擇高質(zhì)量的合適鋼材，并選擇合理的熱處理工藝，才能充分發(fā)揮模具材料的各種性能，提高模具的使用壽命。
