铸造热锻模具的工艺过程和选材要求

    热锻模具由于使用温度较高，应采用热作模具钢，同时根据具体的使用条件和失效方式，合理运用；为了提高模具寿命寿命，合理的热锻模具制造工艺过程为：落料、锻造+球化退火处理—机加工—真空淬火、回火处理（目的减小热处理变形）—（深冷处理）—研磨、抛光处理—离子氮化处理。离子氮化处理有助于提高模具寿命，原理在于提高表面硬度和形成表面压应力。
    热锻模具的寿命还受到在使用开始和过程中合理预热的影响，预热温度一般为200~250℃。
    钢厂提供的模具材料一般为锻坯形式或棒材，其内部组织中碳化物呈沿晶界网状分布，这种组织，如果不经过进一步的锻造加工，使用时，裂纹容易沿晶界萌生并扩张，降低模具的承载能力，最终导致模具的早期断裂。通过锻造和随后的球化退火处理，形成均匀、细小、弥散分布的碳化物，改善模具内部的组织条件，尤其是碳化物分布，为最终热处理准备组织条件，避免局部的应力集中产生热处理开裂，同时有助于提高模具的寿命，解决断裂和龟裂问题。
    热锻模具传统的制造方法是锻造后再进行机械加工。铸造热锻模具则是利用铸造法直接成形模具，材料利用率高，机械加工量少，模具变形小，成本低，并逐步成为新的模具制造方法，在国外获得快速发展，但国内实际应用有限，最主要的原因是铸造模具经常出现早期断裂失效，导致使用寿命的不稳定。
    一、铸造热锻模具钢的选材
   SCrMnMo，SCrNiMo及3Cr2W8V等是我国长期使用的热锻模具钢，但如果就采用这些钢种的化学成分来生产铸造热锻模具，硬度虽可达到要求，但铸件中容易形成空洞及夹渣，冲击韧性很低，不能满足锻模的要求。表l为国内、外铸造热锻模具钢的化学成分。
 国内、外铸造热锻模具钢的化学成分表：

  C是影响钢铁材料性能的最主要元素。含碳量宜控制在0.3%~0.4%较佳。含碳最过高，虽然会增加模具钢的硬度，但会使其冲击韧性下降，高温屈服强度降低，热疲劳抗力也随之下降。中碳可保证其经中、高温回火后具有足够的强度与韧性。
  Cr是碳化物形成元素，使钢的淬透性明显增加且能提高钢的抗氧化能力。但铬的含量不宜过高，否则会增加碳化物的不均匀性。铸造热锻模具钢中，铬含量一般控制在1%～5%。
   Mn、Si能溶人铁素体，产生固溶强化，显著提高钢的屈服强度。其含量可控制在0.5%~1.5。
   Mo在钢中能形成很稳定的碳化物，造成二次硬化，使模具钢具有高的红硬性，并且还能提高钢的耐磨性及阻止晶粒长大的作用。但含量过高，会使碳化物不均匀性增加，塑性降低。所以铸造热锻模具钢中，钼含量一般控制在0.3%~1.2%。
  Ni亦能显著增加钢的淬透性，在提高钢的强度和硬度的同时，使钢保持良好的韧性，且有均匀铸造组织的作用。镍含量一般控制在0.5%~2%。另外，还可加入一定量的V、Nb、Ti等元素，起到细化晶粒，防止模具表层剥落及提高心部性能的作用。而且这些强碳化物元素形成的特殊碳化物，具有很高的熔点、硬度及耐磨性且稳定而不易分解，对提高模具的综合性能很有利，其含量一般可控制在0.5%左右。
  Re元素在钢中主要用来脱氧、脱硫，促进合金化，使钢的晶粒细化，并对钢中杂质有变质、净化的作用，还能降低裂纹的扩展速率，改善钢的韧性，其含量一般
控制在0. 05%～0.08%.
  S、P是钢中的主要杂质元素，它们的存在会使钢的性能变脆，所以，在韧性要求较高的铸造热锻模具钢中，含量需要更严格地控制在0. 025%以下。
   材质要求
  模具钢材质必须是钢质洁净、组织均匀、偏析很小且等向性好的优质钢，有更高的韧性，热疲劳抗力，从而显著地提高模具的寿命。

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