改善压铸模具寿命的最直接措施是防止模具出现裂纹

通常，在实际模具中采用2mm U型缺口加工的夏比冲击试验样，若冲击值小于20J/cm2，出现裂纹风险很高。因此，模具钢材及其热处理多采用冲击值做品质管理准则。模具多采用理论寿命长、单价高的压铸模具钢。热作模具钢需要进行压铸、温热锻造，以得到稳定、长寿模具。热锻模具损耗分为磨损、热裂、裂纹。压铸模具损耗分为磨损、熔损、热裂和裂纹。改善模具寿命的最大课题是防止模具出现大裂纹，模具损耗中的磨损、熔损、热裂可通过焊接修补等进行修复。但不能修复裂纹，尤其是大裂纹。

降低冲击值的原因基本上分为以下两类： 　　

第一类是由合金模具钢材引起。在低冲击值试样破坏源，存在钒碳化合物粗大晶间碳化物、氧化物及硫化物等非金属夹杂物。该种破坏源造成冲击值大幅降低。为避免此种情况，得到稳定的高冲击值，应采用电渣重熔（ESR）二次精炼及随后热处理的最佳制造工艺，开发出大幅降低晶间碳化物与非金属夹杂物的DHA1-ES热作模具钢。

DHA1-ES热作模具钢各部位的冲击值偏差小及保持各向同性，得到稳定、高可信度。与JIS-SKD61钢相比，DHA1-ES钢威布尔分布斜率大，冲击值偏差小。对高可靠性DHA1-ES热作模具钢施以适当热处理，就能抑制裂纹发生，提高模具寿命。　

第二类原因是热处理不当造成冲击值降低。人们早已认识到，热锻模具钢的韧性与淬火冷却速率相关，淬火冷却速率越大，韧性越高。硬度为48HRC时、冷却速率如小于2℃/mm～5℃/mm，将显著降低冲击值。这是因降低冷却速率，生成粗大贝氏体组织。该粗大贝氏体组织形成裂纹破坏源。因此为改善韧性，尽量加速冷却模具。但加速冷却会出现热处理变形与淬裂问题，不易处理。

压铸模具在服役条件下不断承受高速、高压喷射、金属冲刷腐蚀和加热作用，因此要求模具材料应具有良好抗热疲劳性、红硬性和抗高温液态金属冲刷、腐蚀性能，且应有较好工艺性能。此外，模具中推行模具大型化，在物理冷却速率下不能将SKD61钢做成大型模具。在此前提下，开发出经缓慢淬火获得高冲击值，用于制作大型模具DH31-SS1热作模具用钢。SKD61与DH31-SS1的冷却速率与冲击值关系。即使冷却速率小于0.5℃/min，DH31-SS1钢仍能稳定获得35J/cm2以上的夏比冲击值。 　　

与SKD61热作模具钢相比，即使在较低的冷却速率下，DH31-SS1大型模具也能获得足够高冲击值，避免了模具早期裂纹风险。与SKD61模具钢制成相同规格模具，在缓冷时仍能得到很高冲击值，避免了淬裂，因此这种新型模具钢材料易于热处理。且在海外模具制造中，即使现场热处理作业者技术不高，仍能制造出高稳定性能模具。 　　

此外，为避免模具温度升高，开发出改善产品铸造凝固组织及高效循环作业、高热传导率压铸模具铸造材料。同时，开发了不增加昂贵钼添加量，降低硅含量，在模具表面形成致密氧化薄膜，改善摩擦特性的温热锻模具钢材料。 　　

热作模具锻造中，除上述热作压铸模具钢外，磨耗及热负荷大的模具常采用铸型锋钢。为提高耐磨性，通常锋钢含有大量晶间碳化物。晶间碳化物是破裂源，因此，锋钢作为模具使用时，晶间碳化物增加裂纹倾向性。 

为提高模具耐蚀性，模具可采用氮化处理或直接采用耐蚀模具钢；为减少模具磨损和避免模具使用过程中出现过热，采用适当润滑和通水冷却；为减少模具热疲劳损坏，还可采用马氏体时效钢压铸模型芯。锤锻模受强烈冲击载荷；模锻压力机速度慢，冲击载荷较轻，但因模具与热坯接触时间长，工作温度相对较高，热疲劳较重。受力过大、过热、磨损及热疲劳是模具失效主因。

与使用硬度40HRC～53HRC热作压铸钢比，铸型锋钢使用硬度为53HRC～63HRC，缺口敏感性比热作压铸钢高。晶间碳化物和非金属夹杂物显著影响铸型锋钢。即使残存很少，也会诱发模具破坏。含各种形式碳化物铸型锋钢，合金设计复杂，很难同时实现高硬度及替代晶间碳化物。残存晶间碳化物是以往铸型锋钢模具发生破坏的原因之一。近年来，以计算热力学为代表，依据热力学数据制成计算状态图，灵活应用该技术，开发出完全替换碳化物的DRM系列马特里克斯超高强度锋钢，用于温热作锻造。

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资料来源：无锡市瀚超特殊钢有限公司合金模具钢营业部

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