熱作模具是我國模具工業(yè)需求面廣，性能要求特別苛刻的一類模具。因為它工作時常接觸熾熱的金屬或液態(tài)金屬，除承受高的單位壓力和沖擊載荷外，還承受急劇的周期性溫度變化。因此，要求模具鋼具有高抗熱塑性變形能力、高韌性、高抗熱疲勞、良好的抗熱燒蝕性。熱作模具鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.3%-0.6%,還加人Cr、Mo、W、Si、Mn、V等合金元素，以提高鋼的各種性能。根據(jù)工作條件，熱作模具鋼可分為三大類：熱錘鍛模具鋼，熱擠壓、熱鐓鍛及精鍛模具鋼，壓鑄模用鋼。

熱作模具鋼通常以退火狀態(tài)供給，但由于需經(jīng)鍛造加工，為消除加工應(yīng)力、 細(xì)化晶粒、降低硬度以及便于切削加工，因而鍛后尚需進(jìn)行退火處理。

1.熱錘鍛模退火工藝

用于熱錘鍛模的鋼主要有5CrMnMo、5CrNiMo、5Cr2NiMoV、5CrNiW鋼等。這類鋼鍛后通常進(jìn)行完全退火或等溫退火。

2.熱擠壓模具及壓鑄模具的退火工藝

熱擠壓模具在鍛后需經(jīng)良好的球化退火，以改善組織，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備。

對于3Cr2W8V、5Cr4W5Mo2V等鋼還可采用快速球化退火工藝。該工藝由一次加熱油淬（溫度可為淬火溫度）和二次加熱（850-870℃)后隨爐冷卻兩個工序組成。工藝特點是在兩次加熱時不需保溫和等溫時間，只需均溫即可，爐冷的冷卻速度可在較大的范圍內(nèi)變化，而對組織和退火的硬度影響不大?？焖偾蚧嘶鸷螅M織均勻，可避免鏈狀碳化物的出現(xiàn)。此外，為獲得均勻的圓、細(xì)碳化物分布，熱擠壓模具也可采用調(diào)質(zhì)作為預(yù)備熱處理。

對于中碳高合金、大截面的熱擠壓模具鋼，由于易出現(xiàn)沿晶界鏈狀碳化物，所以在球化退火前，必須用正火給予消除。為確保熱擠壓模具鋼具有良好的耐磨性、韌性和小的熱處理畸變傾向，退火后要十分注意碳化物的形狀、 大小及分布狀態(tài)。

目前常用的壓力鑄造金屬大致可分為鋅合金、鋁合金、鎂合金、銅合金和黑色金屬等五大類。壓鑄模具鋼的選擇首先要根據(jù)澆注金屬的溫度和澆注金屬的種類來決定。

壓鑄鋅合金用一般結(jié)構(gòu)鋼制的模具壽命已可達(dá)20-40萬次，用優(yōu)質(zhì)模具鋼制的模具壽命可高達(dá)100萬次以上。壓鑄鋁合金、鎂合金的模具目前常選用3Cr2W8V, H13和4Cr5MoSiVl鋼。銅合金和黑色金屬的熔點比較高，壓鑄溫度在950℃以上，模具表面的接觸溫度也在650℃以上。因此，模具的工作條件相對比較苛刻，一般的鋼制模具難以滿足生產(chǎn)的要求，需要采用難熔金屬為基的合金，如鉬基合金、鎢基合金等。

壓鑄模用鋼與熱擠壓模用鋼基本相同，其退火工藝可參照熱擠壓模的退火工藝。

3.退火質(zhì)量控制

熱作模具鋼退火時宜緩慢加熱，退火的質(zhì)量主要取決于加熱和冷卻。熱作模具鋼中因含有較多組元的合金元素，因而退火溫度較高，這樣有利于鍛造后的不平衡組織能充分地轉(zhuǎn)變成奧氏體。但加熱溫度也不能過高，若加熱溫度過高，溶于奧氏體中的合金含量增加，退火后硬度較高，不利于切削加工。另外，過高的加熱溫度也會使奧氏體晶粒粗化，從而增加淬火開裂傾向。

加熱保溫后，應(yīng)采用緩慢的冷卻。冷卻時，均勻的奧氏體除先析出先共析相外，其余將轉(zhuǎn)變成珠光體。轉(zhuǎn)變溫度與冷卻速度有關(guān)，冷卻過快，奧氏體的轉(zhuǎn)變溫度則降低，轉(zhuǎn)變的珠光體片間距細(xì)小，先共析相的數(shù)量減少，硬度有所提高。 特別是對于多元合金及合金含量高的鋼，由于奧氏體的穩(wěn)定性增加，在冷卻過快時，奧氏體易分解成貝氏體、屈氏體甚至馬氏體之類的組織，使鋼發(fā)生硬化，這不僅造成切削加工困難，而且還會由于冷卻中的組織應(yīng)力促使模具開裂。因此，退火時應(yīng)嚴(yán)格控制加熱和冷卻。