合金工具钢是制造量、刃具，耐冲击工具，冷作模具，热作模具，无磁模具、塑料模具的原材料。它是在碳素工具钢成分的基础上添加Cr、Mo、V、W等合金元素以提高淬透性、韧性、耐磨性、热硬性以及细化晶粒等。合金工具钢应用广泛、使用的工况条件苛刻，尤其是部分用于压铸模，挤压模的热作模具钢及用于大型、精密、复杂冷作模的冷作模具钢，要求有良好的等向性、高的纯结度及理想的金相组织，碳化物形态。这些高的要求，除了在钢材化学成分上进行合理的配比化外，相应在冶炼、浇注、热加工、热处理上还要采用一定的新的生产工艺技术。

1 合金工具钢钢种

合金工具钢钢种、成分、组织、性能在GB／T1299— 2OOO标准中已列出，它是GB1299—85标准的修正，钢种由原来的33个增加至37个。同一钢种的合金工具钢，各国有其各自的标准牌号。近来，一些国家在合金工具钢上开发研制了许多新钢种，不少厂商还对一些常用钢种进行成分优化，提出了各自的系列品牌产品，类似HI3钢的品牌产品。

2 冶金质量

要求材料具有良好的等向性、高的纯净度，必须在冶炼、浇注凝固、均匀化处理上采取一定的措施与工艺技术。

2．1 冶炼 冶炼水平是保证钢的化学成分和基本性能的先决条件。非金属夹杂物，尤其氧化物、硫化物在钢中可能成为发生缺陷的起始点。高质量钢的生产，在冶炼中关键要控制非金属夹杂物，提高纯净度。要降低氧、硫、磷、氢、氮以及非金属夹杂物的含量。当前对一些模具钢的冶炼已作了不少的工艺改进。首先，采用精选的原材料。不仅S、P量低，而且严格控制有害元素As、sn、sb、Pb、Bi、Cu。其次，大多采用电炉炼钢，吹氩搅拌，使夹杂物上浮，钢液均匀，并选用合成渣及复合脱氧剂，提高钢液的纯净度。再次，采用精炼技术(如LF钢包精炼、VD真空脱氧或ⅡV带真空罩的钢包精炼)，对于一些要求更高的钢种还采用电渣重熔(ESR)或真空电弧(白耗)重熔(VAa)。对于H13钢，国外某钢厂对P、S量的控制，优质钢分别为0．025％(wt)、0．005％(wt)以下，特优钢分别为0．015％(眦)、0．003％(眦)以下。含氧量小于15ppm[， 日本山阳(株)规定≤10 ppm。S、P量的降低大大提高了热作模具钢的冲击韧度及抗热疲劳性能。

2．2 浇注凝固 对于一些冷 热作模具钢，浇注仍以模铸为主，为保证钢锭质量，广泛采用保护气体浇注、真空浇注或保护渣浇注等技术，防止二次氧化。为了提高等向性，降低偏析程度，要对浇注温度作一定的控制，并在锭模合理设计、凝固过程方面作充分考虑。

2．3 钢锭的均匀化处 理对于一些高合金模具钢的大型钢锭或枝晶严重的钢锭以及要求高等向性的钢材，还要施行均匀化处理——扩散均质处理，使合金元素的偏析程度下降，提高等向性。均匀化处理一般温度较高，时间较长。如据介绍，国外某钢厂对4—6 t的H13钢锭钢均匀化处理为加热到1 280～1 300 oC，保温24—30 h后快冷到800℃，再转入保温炉，以后升温进行锻造加热。经这样均匀化处理后，No在钢中的偏析程度可以从1．5下降到1．1，锻造后的纵、横向性能接近。

3 热加工

热加工的作用不仅是成形，而且使铸态组织中的孔洞焊合，改善钢的致密性，对于提高等向性、改善横向塑、韧性起着十分重要的作用。需注意的是，为提高等向性，除选用合适的锭型外，还应采用多向轧制、多向镦拔的方法。如仅在一个方向上，锻比超过一定数值后，反而会使另一方向的力学性能急剧下降，出现各向异性。为使钢材具有良好的等向性，要采用多向镦拔，并选择一定的锻比。目前生产的模具钢，横、纵向的塑韧性差别可控制在10％ ～20％以内。对于Crl2型一类共晶钢，必须采用热加工(轧、锻)击碎鱼骨状共晶碳化物，并且经过多向锻(轧)使碳化物呈均匀、细小分布。对于H13型过共析钢，浇注、凝固后会出现亚稳定的共晶碳化物(大块状、俗称液析碳化物)，可通过均匀化处理及多向锻(轧)造使碳化物呈均匀、细小分布。

4 热处理

为了充分发挥合金工具钢材料的潜力，提高工模具的使用寿命，热处理是十分重要的环节。综观模具的失效因素及所占的百分比，热处理因素所造成的失效要占到总量的一半多，应引起足够的重视。

5 结语

　　当前合金工具钢在冶炼、浇注凝固、热加工、热处理等方面都获得很大的工艺技术发展，对提高材料的冶金质量、工模具的使用寿命起着极大的作用。

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