对于汽车用低合金结构钢锻造，国外工业发达国家，模具一次性使用寿命按锻件形状复杂程度和精度不同。模锻锤模具寿命为0.4万件～0.7万件，但新型程控全液压模锻锤，由于其能量和程序均可设定控制，模具寿命有所提高。螺旋压力机模具寿命比机械压力机稍低，机械压力机模具寿命一般可达1万件～2.5万件。其中连杆模具寿命为1.5万件～2.5万件，曲轴模具寿命为0.85万件～1.8万件，转向节模具寿命为0.6万件～1.4万件，齿轮模具寿命为1.0万件～3.5万件。国内机械压力机模具寿命平均为0.5万件～0.8万件，仅约为国外的1/3，摩擦压力机模具寿命更低，为0.2万件～0.35万件，一般仅0.25万件左右。

影响模具寿命的因素

影响模具使用寿命因素很多，诸如锻压设备的种类和状态，锻件的材料、形状、复杂程度和精度，模具材料，模具设计，模具制造（包括模块锻造、模具加工制造、热处理和表面强化处理），模具的使用和维护等。这里所指的模具寿命是指模具的正常寿命。

模具寿命是一个系统工程，每项因素均应按要求做好，若一项出现疏漏，会前功尽弃。另外，根据不同的锻件形状和成形工艺方法，在诸因素中往往还有关键因素，这个关键因素解决了，模具寿命会大幅提升，这是一个难点。而且要提高模具寿命不仅是技术问题，更主要的是企业管理问题。这就是我国大多企业模具寿命长期不能提高的原因，同一锻件模具寿命忽高忽低，不稳定。另外，国内和国外模具寿命差距还与我国的冶金工业、机械制造业的差距有关，主要在模具材料和热处理方面更突出。

虽然目前我国在模具设计、模具材料、模具热处理等与国外存在差距，但是经过努力达到国外模具寿命80%的水平还是可能的。

 

模具寿命高是企业生产的基本条件

模具寿命高不权降低了锻件成本和提高锻件质量，而且也是提高锻件生产率的基本保证和实现机械化必备条件。

模具费用一般约占锻件制造成本的10%～20%。生产中由于模具磨损和发生故障而进行模具修理，模具更换等损失时间占实际生产时间的10%～15%。外国锻造企业24h生产，实际有效时间仅16.5h，所以模具寿命又影响劳动生产率。

 模具热处理

模具热处理分预备热处理、最终热处理、表面强化三大部分。

模具锻造余热形变热处理新工艺是近几年来发展起来的一项新技术。大部分模具终锻温度在850℃左右，最后一火锻造成形后，不是缓冷，而是快冷淬火，然后再高温回火或球化退火。这一举措，不仅仅是节能，更重要是提高了模具的使用寿命。

在热模具中存在的组织不均匀和尺寸敏感性的问题。这与模具的冷却速度和截面大小有关。采用常规的高温加热缓冷和等温退火工艺是难以消除的，而且还存在着退火周期长、氧化烧损大、模具寿命低等问题。快速匀细球化退火工艺，有效地解决了这一问题。快速匀细退火工艺是在远高于传统退火工艺的加热温度下，进行短时加热均温、速冷，以获得残留碳化物少、细，位错密度高和不稳定的组织，然后再予以第二次的加热和随炉冷却，即在突破等温球化的等温温度和调质回火的温度下，进行短时加热、均温，随后在大于常规退火的冷速下冷却到室温，从而进行快速球化。

模具预备热处理工艺在不断地改革和发展。循环退火工艺、正火处理工艺、消除链状碳化物的工艺、高温双重处理工艺、快速匀细退火工艺、以调质代替退火工艺、快速软化退火工艺等，都在模具预备热处理中发挥了重要作用。

模具最终热处理有常规热处理、低温淬火、高温淬火、真空热处理等。淬火后的回火规范也是形式多样。

低温淬火是在比常规淬火加热温度低50～100℃或更低的温度下淬火。高速钢模具、高合金钢模具低温淬火工艺比较成熟，已成功应用；但低温淬火工艺不适合在易磨损和镦粗的模具上应用。

高温淬火是在比常规淬火加热温度高30～80℃的热处理工艺。3Cr2W8V、5CrNiMo、5CrMnMo等热作模具高温淬火在某些领域获得了重大成果，解决了不少产品寿命低的关键问题。

真空热处理具有高质量、低能耗、无氧化、无污染等优点，在工模具热处理中得到广泛地运用。多年的实践证明，采用高压气淬比真空油淬更具有优越性。

精湛的热处理技术再加上合适的表面强化技术，将更能发挥材料潜能，提高模具寿命。表面强化技术分三方面：化学热处理表面强化、表面沉积覆层强化及其他表面强化法。

化学热处理表面强化有渗碳、渗硼、渗氮、碳氮共渗、渗金属及多元共渗等；表面沉积覆层强化有化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）、等离子气相沉积（PCVD）及TD处理；其他表面强化方法有激光表面强化、离子注入表面淬火及火焰表面淬火等。

模具热处理特点

模具热处理与量具、刀具热处理不同，有它的特殊性，只要我们掌控其要点，就能对症下药，收到事半功倍的效果。

1. 热作模具热处理特点

热作模具主要有热锻模、热挤压模、压铸模、热镦模等。热作模具在服役过程中，要承受很大的冲击力，模腔和高温金属接触后，本身温度高达300～500℃，局部可达600～700℃，有的甚至达1000℃左右，还要受反复加热和冷却，容易产生疲劳开裂。另外，炽热的金属被强制变形时，与模具型腔表面发生摩擦，模具极易磨损并有硬度下降现象。因此，要求模具除保证各种基本的力学性能外，还要有相应的热强性、热疲劳性、韧性和耐磨性。

锻模是在比较高的温度下工作，承受着巨大的冲击载荷，因此，在较高的温度下，应具有高的强度、韧性和足够的耐磨性、淬透性。锻模一般在工作面加工好了之后再进行热处理，因此，在热处理过程中，应特别注意防止氧化脱碳。另外，锻模的燕尾部位，为避免淬裂和冲击时折断，应采取特殊的处理工艺，确保燕尾部位有较高的塑性和韧性。

根据压铸模的用途不同，要求其有不同的硬度。一般来说，表面硬度越高，耐磨性越好，而且不会使液体金属粘附在模腔上。韧软的心部和高硬高的表面，能使压铸模有良好的性能。针对上述情况，表面强化技术在压铸模热处理中应发挥重要的作用。

2. 冷作模具热处理特点

冷作模具的种类繁多，结构复杂，模具在使用中受到压缩、拉伸、弯曲、摩擦等作用。因此，要求模具具有高的变形抗力、断裂抗力、耐磨、抗疲劳、不咬合等性能。为了达到这些要求，冷作模具具有自己的特色。

1）大多数冷作模具钢含合金元素较多，导热性差，而奥氏体化温度又高，因此，应缓慢加热，宜采用多次预热或阶梯式升温。

2）为了提高模具工作面表面质量，加热介质应予以重视。可控气氛加热炉、真空热处理炉等先进加热设备应优先考虑；盐浴加热有许多长处，但一定要充分脱氧捞渣。

3）在达到淬火目的前提下，应采取较缓慢的冷却方法。等温淬火、分级淬火、高压气淬等减少变形的冷却方案都是行之有效的。

4）为了进一步提高模具寿命，表面强化工艺应针对性选用。

5）盐浴处理后应及时清理；工序间注意防锈；酸洗要防氢脆，并及时驱氢。

6）模具使用到一定时期，应取下进行一次去应力处理。

7）热处理后需线切割或电火花加工的模具，要求模具淬透性高、淬硬层深，并要求热处理后应力最小。因此，需进行二次甚至三次回火，线切割后应补充一次去应力回火。

 

高寿命热锻模具钢：4Cr3Mo3W4VNb（GR）钢