8.4.1  热作模具钢的合金化特点

1）热作模具钢多为中碳合金钢，碳的质量分数一般为0.3%～0.6%，碳含量较低，含多种合金元素如Cr、Mo、V、W、Ni、Si、Mn、Co、Nb、RE等，即多元合金化。但各种元素的配比相当讲究，相互补偿，可以使多种元素发挥最大作用，对热处理的影响较大。

2）热作模具钢中的Ni、Si、Co三元素可固溶于基体中形成其他化合物，不形成碳化物，为非碳化物形成元素。Si主要固溶于基体中，不形成碳化物，也不溶于其他碳化物，除了提高钢的淬透性外，还有助于提高在高温回火过程中析出特殊碳化物的弥散度，可使二次硬化峰值增高，因此Si对提高基体的强度及耐回火性有利；Ni能提高钢的冲击韧度、塑性和淬透性，但Ni能使淬火冷却过程中的碳化物形成减少，会降低钢的热稳定性；Co一般固溶于α-Fe中，不溶于碳化物，在回火时能有效地使二次硬化峰值增高。

3）Cr、W、Mo、V等为碳化物形成元素，除固溶于基体外，还可与碳形成特殊碳化物。Cr固溶于奥氏体中，有助于提高过冷奥氏体的稳定性，且固溶于马氏体中，有助于提高马氏体的耐回火性；W和Mo均可提高钢的高温强度和热稳定性，但W的质量分数超过3%时，会使钢的冷热疲劳抗力明显下降；V可提高钢的过热敏感性，在高温回火中易形成二次硬化峰值。这些碳化物有很高的硬度和热稳定性，因此，在热作模具钢中必须含有Cr、W、Mo、V元素，保证热作模具钢的性能。

热作模具钢各种碳化物的硬度见表8-38。(https://www.daowen.com)

表8-38 热作模具钢各种碳化物的硬度

4）Mn可固溶于基体中也可无限地固溶于渗碳体中，直到完全取代Fe，形成Mn₃C。Mn可提高淬透性，但质量分数超过1.5%时，会使冲击韧度降低。Nb能有效地细化晶粒，增加晶界扩散激活能；RE在钢中起净化、变质、合金化的作用，可明显地提高热加工性能。