隨著模具工業(yè)的發(fā)展，熱作模具鋼的工作條件也變得越來越惡劣，如需要承受各種應(yīng)力及金屬溶液對模具工作表面的作用，在工作中反復(fù)受到熾熱金屬和冷卻介質(zhì)（水、油、空氣）的冷熱循環(huán)交替作用。因此要求模具材料具有高的強度、高溫硬度、沖擊韌度、淬透性和好的熱穩(wěn)定性等。
H21（3Cr2W8V）鋼廣泛用于黑色和有色金屬熱擠壓模具和銅、鋁合金的壓鑄模具，由于其熱穩(wěn)定性高，使用溫度達650℃，是我國傳統(tǒng)的熱作模具鋼。我國在20世紀(jì)80年代引進了國外通用的鉻系熱作模具鋼，如H11、H12、H13等，其中H13是我國“八五”期間重點推廣的鋼種。但這三種鋼綜合性能如何還很少見相關(guān)報道。為此，上海大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的研究人員重點研究了鉻系熱作模具鋼H11、H13和鎢系H21熱作模具鋼以及德國牌號1.2367鋼，同時與DM專利鋼作了對比，比較了這五種鋼的沖擊韌度、熱穩(wěn)定性和高溫抗壓等性能，從而為模具材料的使用和選擇提供一定參考。
表1 試驗鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %
|
牌號 |
C |
Si |
Mn |
Cr |
Mo |
V |
W |
P |
S |
|
H21 |
0.36 |
0.25 |
0.26 |
2.48 |
0.12 |
0.28 |
7.7 |
0.021 |
0.005 |
|
H13 |
0.38 |
0.95 |
0.35 |
5.33 |
1.41 |
0.99 |
- |
0.015 |
0.005 |
|
H11 |
0.41 |
0.94 |
0.34 |
5.22 |
1.27 |
0.38 |
0.08 |
0.01 |
0.001 |
|
1.2367 |
0.39 |
0.34 |
0.31 |
5.03 |
3.12 |
0.61 |
0.03 |
0.01 |
0.001 |
|
DM |
0.3～0.4 |
0.1～0.4 |
0.5～1.5 |
1.5～3.0 |
1.0～2.0 |
W（V+W）=1.5～3.0 |
- |
- |
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試驗材料H11、H13、H21、1.2367以及專利DM鋼均為浙江正達模具公司提供，經(jīng)過熔煉、電渣重熔以及鍛造等相同的冶煉和鍛造工藝，制成φ20mm圓棒和60mm×60mm方棒。在方棒上取橫向沖擊試樣；在圓棒上取硬度試樣、熱穩(wěn)定性試樣以及高溫抗壓試樣。試驗鋼的化學(xué)成分如表1。
利用熱模擬試驗機、箱式電阻爐、沖擊試驗機等設(shè)備分別對H11、H13、H21、1.2367以及專利DM鋼等五種典型熱作模具鋼進行高溫壓縮試驗、沖擊試驗和熱穩(wěn)定試驗，對比研究了不同鋼的性能特點。結(jié)果表明：DM專利鋼、1.2367鋼淬回火后組織細小均勻，為馬氏體基體上彌散分布小顆粒狀碳化物；DM、H21鋼的熱穩(wěn)定性較H11、H13、1.2367鋼的好，1.2367鋼的回火抗力優(yōu)于H11、H13鋼；1.2367、DM鋼在具有高硬度的同時，也具有良好的沖擊韌度，與傳統(tǒng)的高熱強性熱作模具鋼相比，兩者具有良好的高溫抗壓性能。（心遠）
