合金工具鋼是制造量、刃具，耐沖擊工具，冷作模具，熱作模具，無磁模具、塑料模具的原材料。它是在碳素工具鋼成分的基礎上添加Cr、Mo、V、W等合金元素以提高淬透性、韌性、耐磨性、熱硬性以及細化晶粒等。合金工具鋼應用廣泛、使用的工況條件苛刻，尤其是部分用于壓鑄模，擠壓模的熱作模具鋼及用于大型、精密、復雜冷作模的冷作模具鋼，要求有良好的等向性、高的純結度及理想的金相組織，碳化物形態(tài)。這些高的要求，除了在鋼材化學成分上進行合理的配比化外，相應在冶煉、澆注、熱加工、熱處理上還要采用一定的新的生產工藝技術。

1 合金工具鋼鋼種

合金工具鋼鋼種、成分、組織、性能在GB／T1299— 2OOO標準中已列出，它是GB1299—85標準的修正，鋼種由原來的33個增加至37個。同一鋼種的合金工具鋼，各國有其各自的標準牌號。近來，一些國家在合金工具鋼上開發(fā)研制了許多新鋼種，不少廠商還對一些常用鋼種進行成分優(yōu)化，提出了各自的系列品牌產品，類似HI3鋼的品牌產品。

2 冶金質量

要求材料具有良好的等向性、高的純凈度，必須在冶煉、澆注凝固、均勻化處理上采取一定的措施與工藝技術。

2．1 冶煉 冶煉水平是保證鋼的化學成分和基本性能的先決條件。非金屬夾雜物，尤其氧化物、硫化物在鋼中可能成為發(fā)生缺陷的起始點。高質量鋼的生產，在冶煉中關鍵要控制非金屬夾雜物，提高純凈度。要降低氧、硫、磷、氫、氮以及非金屬夾雜物的含量。當前對一些模具鋼的冶煉已作了不少的工藝改進。首先，采用精選的原材料。不僅S、P量低，而且嚴格控制有害元素As、sn、sb、Pb、Bi、Cu。其次，大多采用電爐煉鋼，吹氬攪拌，使夾雜物上浮，鋼液均勻，并選用合成渣及復合脫氧劑，提高鋼液的純凈度。再次，采用精煉技術(如LF鋼包精煉、VD真空脫氧或ⅡV帶真空罩的鋼包精煉)，對于一些要求更高的鋼種還采用電渣重熔(ESR)或真空電弧(白耗)重熔(VAa)。對于H13鋼，國外某鋼廠對P、S量的控制，優(yōu)質鋼分別為0．025％(wt)、0．005％(wt)以下，特優(yōu)鋼分別為0．015％(眥)、0．003％(眥)以下。含氧量小于15ppm[， 日本山陽(株)規(guī)定≤10 ppm。S、P量的降低大大提高了熱作模具鋼的沖擊韌度及抗熱疲勞性能。

2．2 澆注凝固 對于一些冷 熱作模具鋼，澆注仍以模鑄為主，為保證鋼錠質量，廣泛采用保護氣體澆注、真空澆注或保護渣澆注等技術，防止二次氧化。為了提高等向性，降低偏析程度，要對澆注溫度作一定的控制，并在錠模合理設計、凝固過程方面作充分考慮。

2．3 鋼錠的均勻化處 理對于一些高合金模具鋼的大型鋼錠或枝晶嚴重的鋼錠以及要求高等向性的鋼材，還要施行均勻化處理——擴散均質處理，使合金元素的偏析程度下降，提高等向性。均勻化處理一般溫度較高，時間較長。如據(jù)介紹，國外某鋼廠對4—6 t的H13鋼錠鋼均勻化處理為加熱到1 280～1 300 oC，保溫24—30 h后快冷到800℃，再轉入保溫爐，以后升溫進行鍛造加熱。經(jīng)這樣均勻化處理后，No在鋼中的偏析程度可以從1．5下降到1．1，鍛造后的縱、橫向性能接近。

3 熱加工

熱加工的作用不僅是成形，而且使鑄態(tài)組織中的孔洞焊合，改善鋼的致密性，對于提高等向性、改善橫向塑、韌性起著十分重要的作用。需注意的是，為提高等向性，除選用合適的錠型外，還應采用多向軋制、多向鐓拔的方法。如僅在一個方向上，鍛比超過一定數(shù)值后，反而會使另一方向的力學性能急劇下降，出現(xiàn)各向異性。為使鋼材具有良好的等向性，要采用多向鐓拔，并選擇一定的鍛比。目前生產的模具鋼，橫、縱向的塑韌性差別可控制在10％ ～20％以內。對于Crl2型一類共晶鋼，必須采用熱加工(軋、鍛)擊碎魚骨狀共晶碳化物，并且經(jīng)過多向鍛(軋)使碳化物呈均勻、細小分布。對于H13型過共析鋼，澆注、凝固后會出現(xiàn)亞穩(wěn)定的共晶碳化物(大塊狀、俗稱液析碳化物)，可通過均勻化處理及多向鍛(軋)造使碳化物呈均勻、細小分布。

4 熱處理

為了充分發(fā)揮合金工具鋼材料的潛力，提高工模具的使用壽命，熱處理是十分重要的環(huán)節(jié)。綜觀模具的失效因素及所占的百分比，熱處理因素所造成的失效要占到總量的一半多，應引起足夠的重視。

5 結語

　　當前合金工具鋼在冶煉、澆注凝固、熱加工、熱處理等方面都獲得很大的工藝技術發(fā)展，對提高材料的冶金質量、工模具的使用壽命起著極大的作用。

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