堆焊技术及实例的内容简介

HMAX系列热作模具钢HMAX-DHMAX-D是一种高耐热中韧性模具钢，提高了断裂韧性和抗热疲劳性能。工作温度在700℃以上，是一种空冷淬硬的热作模具钢，具有高温韧性和热稳定性高，耐冷热疲劳性能和热磨损性能好的优点。HMAX-D适用于制造加热温度高、使用条件苛刻的热作模具，如黑色金属和有色金属的热挤压模具和热精锻模具。钢的使用寿命明显比3Cr2W8V钢长。HRC48~50

HMAX-RHMAX-R是一种新型热作模具钢，具有较高的耐热性和中等的韧性。其使用寿命比3Cr2W8V钢高2-6倍。适用于制造温度高、与工件接触时间长、易引起热变形、塌陷或热磨损失效的模具。良好的热强度、红硬性和耐磨性。2.良好的抗热震性和耐冷热疲劳性。3.切削性能好，淬火温度范围宽，淬透性好。HMA-R钢轴承内圈成型冲头)、轴承内圈倒槽冲头)、轴承内圈成型模具、轴承外圈成型模具、钢球热镦模具、汽车气门热锻模具、汽车弹簧芯轴、汽车起动电机驱动齿轮高速锻造模具、螺母热锻模具、柱塞热压冲头、紫铜热挤压模具、自行车曲柄滚锻模具、缝纫机梭头等HRC50~55

HMAX-3HMAX-3钢具有中等耐热性和高韧性，具有优异的强韧性、高热强度、耐磨性、回火稳定性、耐冷热疲劳性和良好的冷热加工性能，工作温度在700℃以上。该钢通用性强，适用于制造高温、高速、高负荷、急冷急热条件下工作的模具。其性能优于4Cr5W2VSi和3Cr2W8V钢，模具寿命是3Cr2W8V钢的2-3倍。HMAX-3钢适用于热锻模、连杆辊锻模、轴承套圈毛坯热挤压模、高强度钢精锻模、中小型机锻模、高温辊锻模、铝合金压铸模等。，效果不错。HRC48~50

HMAX-4HMAX-4是为铜合金压铸、热锻、热挤压、热剪切、热轧模具开发的新型热作模具钢。也是中碳超高强度、空冷硬化的耐高温模具钢，具有良好的热强度、红硬性和耐磨性。HMAX-4模具钢具有良好的综合性能，适用于制造加热温度高、使用条件苛刻的铜合金压铸、热锻、热挤压、热剪切和热轧模具。汽车变速箱同步器铜锥环、铜弯头、1/2铜闸阀阀体、1铜闸阀阀体外壳压铸模具、铜管热挤压模具、轴承套圈热挤压模具、液态模锻活塞模具等。是3CR2W8V的3-6倍。HRC52~55

HMA-5两用基体钢具有纯净的基体、均匀的退火组织、优异的各向韧性和延展性、良好的耐磨性、良好的热处理尺寸稳定性、优异的淬透性、良好的抗回火和软化性能、良好的高温强度、良好的抗热疲劳性能、优异的抛光性能、高硬度、高耐磨性和高韧性。

HMAX-5钢具有优异的冲击韧性、高耐磨性和高使用硬度。适用于各种热加工(热挤压、压铸、复杂型腔热锻)模具，主要用于韧性和硬度都很高的热加工工况。也可用作冷加工模具材料(如重冲压、冷锻)，还可用于高镜面、高耐磨、高韧性的复杂型腔塑料模具。也适用于热模断面、热冲压模具、冷作模具和工作条件恶劣的工程用钢，如高速热锻模具(精密齿轮、曲轴、连杆、阀芯模具、高负荷冲压模具、滚丝模具等。)也适用于耐磨要求高的增强塑料和压缩模具；对高温耐磨性要求高的热挤压模具等。

HRC56~58

HMAX-6HMAX-6是一种基体模具钢，具有很高的耐热性和韧性，冷热两用。硫含量极低(<5ppm)，基体纯净，组织均匀，没有大的共晶碳化物，调质后具有优异的冲击性能，以及高高温强度和高韧性。

HMAX-6适用于耐磨性极其苛刻的热锻工艺(如冲头)和耐高温模具(如阀门)。也适用于热锻、热冲压、热轧、镦粗、轴向闭模轧制、热弯工作条件下的模具或工具。

HRC58~60

热锻模和锤锻模都属于热锻模，也就是说锤锻模是热锻模的一种。

热作模具主要用于制造对高温状态下的工件进行压力加工的模具，如热锻模

具、热挤压模具、压铸模具、热镦锻模具等。

常用的热作模具材料为中、高含碳量的添加铬钨钼钡等合金元素的合金模具钢。对

特殊要求的热作模具有时采用高合金奥氏体耐热模具钢、高温合金、难熔合金制造。

选择模具材料是要注意：

一、模具材料的基本性能

进行模具材料选择时，必须首先考虑模具的某些基本性能必须能适应所制造的模具的

需要，在一般情况下，其中三种性能是主要的，即钢的耐磨性、韧性、硬度和红硬性。这三种

性能可以比较全面地反映模具材料的综合性能，应可以在一定程度上决定其应用范围。

当然对于一种模具的要求来说，可能其中的一种或两种是主要的，而另外的一种或

两种是次要的。

1. 模具材料的耐磨性模具工作时，表面往往要与工件产生多次强烈的摩擦，模具

必须在此情况下仍能保持其尺寸精度和表面粗糙度，不致于早期失效。要求模具材料既

能承受机械磨损，而且在承受重载和高速摩擦时，模具被摩擦表面能够形成薄而致密附

着的氧化模，保持润滑作用，防止模具和被加工工件的表面之间产生粘附、焊接招致工件

表面擦伤，又能减少模具表面进一步氧化造成的损伤。为了改善模具材料的耐磨性，就

要采取合理的生产工艺和处理工艺，使模具材料既具有高硬度又使材料中的碳化物等硬

化相的组成、形貌和分布合理，当然模具工作过程中的润滑情况和模具材料的表面处理，

也对改善模具的耐磨性能有良好的影响。

2.模具材料的韧性对于受强烈冲击载荷的模具，如冷作模具的冲头，锤用热锻模

具、冷镦模具、热镦锻等，模具材料的韧性是十分重要的考虑因素，对于在高温下工

作的模具，还必须考虑其在工作温度下的高温韧性。对于多向受冲击载荷的模具，还必

须考虑其等向性。

模具材料的化学成分、晶粒度、碳化物、夹杂物的组成数量、形貌、尺寸和分布情况：

金相组织、微观偏析等，都会对材料的韧性带来影响。钢的纯净度、锻轧变形的方向会对

横向性能产生很大的影响。模具材料的韧性往往和耐磨性、硬度是互相矛盾的。因之根

据模具的具体工作情况，选择合理的模具材料，并采用合理的精炼、热加工和热处理、表

面处理工艺使模具材料得到耐磨性和韧性等综合性能的最佳配合，以适应模具的需要，

足模具材料的重要发展的途径。

3. 硬度和红硬性硬度是模具材料的主要技术性能指标，模具在工作时必须具有高

的硬度和强度，才能保持其原来的形状和尺寸，一般冷作模具钢，要求其淬回火硬度为

60HRC 左右，而热作模具钢为45-50HRC 左右，并且要求热作模具材料在其工作温度下

仍保持一定的硬度。

红硬性是指模具材料在一定温度下保持其硬度和组织稳定性抗软化的能力，对于热

作模具材料和部分重载荷冷作模具材料，是重要的性能指标。

另外，还要根据不同模具的实际工作条件，分别考虑其实际要求的性能，如对热作模具钢要考虑其抗冷热疲劳性能，对压铸模具应考虑其耐融熔金属的冲蚀性能；对于重载

荷型腔模具应注意其等向性；对于高温工作的热作模具应考虑其在工作温度下的抗氧化

性能；对于在腐蚀介质工作的模具，应注意其抗腐蚀性能；对在高载荷下工作的模具应考

虑其抗压强度、抗拉强度和抗弯强度、疲劳强度及断裂韧度等。

二、模具材料的工艺性能

在模具总的制造成本中，特别是对于小型精密复杂模具，模具材料费往往只占总成

本的10-20%，有时甚至低于10%；而机械加工、热处理、表面处理、装配、管理等费用

要占成本的80%以上。所以模具材料的工艺性能就成为影响模具成本的一个重要因素，

改善模具的工艺性能，不仅可以使模具生产工艺简单，易于制造，而且可以有效地降低模

具制造费用。模具材料的工艺性能，经常要考虑的有以下几种。

1. 可加工性模具材料的可加工性包括冷加工性能，如切削、磨削、抛光、冷挤压、冷拉

工艺性，热加工性能包括热塑性和热加温度范围等。模具钢主要属于过共析钢和莱氏体

钢，冷加工和热加工性能一般都不太好，在生产过程中，必须严格地控制热加工和冷加工的

工艺参数，以避免产生缺陷和废品，另一方面还必须通过改善钢的纯净度，减少有害的杂质，

改善钢的组织状态，并采取一些措施，以改善钢的工艺性能，降低模具的制造费用。

为了改善模具钢的切削性和磨削性，从20 世纪30 年代开始，研究向钢中加入适量

的硫、铅、钙、稀土金属等元素或导致模具钢中碳的石墨化的元素，发展了各种易切削模

具钢。以后发现有些易切削元素加入以后，会在模具钢中生产一些有害的夹杂物（如硫

化铁等），会使钢的力学性能，特别是横向的塑性、韧性下降，于是又在精炼后期对钢水进

行变性处理，通过加入变性剂（如（SiCa，稀土元素等），形成富钙硫化物或稀土硫化物使硫

化物球化，抑制了硫对钢的力学性能的不利影响，保留和发挥了其对钢的可加工性和磨

削性的有利作用，使易切削模具钢得到进一步地发展。

有些模具材料，如高钒高速钢、高钒高合金模具钢的磨削性很差、磨削比很低，不便

于磨削加工，近年来改用粉末冶金生产，可以使钢中的碳化物细小、均匀，完全消除了普

通工艺生产的高钒模具钢中的大颗粒碳化物，不但使这类钢的磨削性大为改善，而且改

善了钢的塑性、韧性等性能，使之能在模具制造中推广应用。

有些模具对表面粗糙度要求很低，如要求镜面抛光的塑料模具和一些冷作模具。就

要采用抛光性能很好的模具材料，这类钢种往往要采用电渣重熔或真空电弧重熔等工艺

进行精炼，得到高纯净度的钢材，以适应镜面抛光的要求。

皮纹加工性：有些塑料制品要求制造有皮纹、装饰性图案或文字花样的表面，为了生

产这些制品，就要求在压制这些制品的模具表面加工出相应的清晰的花纹、图案来。而

加工这些图案、皮纹一般是采用化学蚀刻工艺，要求模具材料要能适应这种化学蚀刻工

艺，蚀刻以后，能够在模具表面得到图案清晰、纹理清楚的皮纹和图案。

铸造工艺性能：为了简化生产工艺，国内外近年来致力于发展采用铸造工艺直接生

产出接近成品模具形状的铸造毛坯。如我国已经研究采用铸造工艺生产一部分冷作模

具、热作模具和玻璃成形模具。相应地发展了一些铸造模具用钢，对这类材料要求具有

良好的铸造工艺性能，如流动性、收缩率等。

焊接性：有些模具要求在工作条件最苛刻的部分堆焊接特种耐磨或耐蚀材料，有些

模具希望在使用过程中采用堆焊工艺进行修复后重新使用。对这类模具就要求选用焊

接性好的模具材料，以简化焊接工艺，可以避免或简化焊前预热和焊后处理工艺，更好地

适应焊接工艺的需要，相尖地发展了一批焊接性良好的模具材料。

冷变形性：为了简化工艺，提高模具的制造效率，对批量生产的型腔模具，有些采用

冷挤压工艺压制型腔，用淬硬的凸模将模具的型腔直接压制出来，要求模具材料具有良

好的冷变形性能，如塑料模具钢中的低碳低硅钢就具有良好的冷变形性能。

2. 淬火温度和淬火变形为了便于生产，希望模具材料的淬火温度范围要宽一些，

特别是有些模具要求采用火焰加热局部淬火时，难以精确地测量和控制温度，就要求模

具钢能适应较宽的淬火温度范围，模具在热处理时，要求其变形程度要小，特别是一些形

状复杂的精密模具，淬硬以后难以修整，就对淬回火的变形程度要求更为严格，应该选用

微变形模具钢制造。

3.淬透性和淬硬性淬硬性主要取决于钢的碳含量，淬透性主要取决于钢的化学成

分、合金元素含量和淬火前的组织状态。对于大部分要求高硬度的冷作模具，对淬硬性

要求较高；对于大部分热作模具和塑料模具，对于硬度的要求不太高，往往更多地考虑其

淬透性；特别是对于一些大截面深型腔模具，为了使模具的心部也能得到良好的组织和

均匀的硬度，就要求选用淬透性好的模具钢。另外对于形状复杂、要求精度高又容易产

生热处理变形的模具，为了减少其热处理变形，往往尽可能采用冷却能力弱的淬火介质

（如油冷、空冷、加压淬火或盐浴淬火），就需要采用淬透性较好的模具材料，以得到满意

的淬火硬度和淬硬层深度。

4.氧化脱碳敏感性模具在加热过程中，如果产生氧化、脱碳现象，就会改变模具的

形状和性能，影响模具的硬度、耐磨性和使用寿命，招致模具早期失效。

有些钼含量高的模具钢，由于容易氧化、脱碳，有一段时间限制了其推广应用，直到

热处理工艺装备发展以后，采用特种热处理工艺（如真空热处理，可控气氛热处理、盐浴

热处理等）以后，能够避免氧化、脱碳，这类模具钢，才顺利得到推广应用。钼基合金虽然

具有极为优秀的高温性能，但是由于在高温下极易氧化，严重地限制了其应用范围。

至于加工路线要具体到哪套模具哪个工件订制加工路线了

热锻模具钢用HMAX系列模具钢：HMAX-D\HMAX-R\HMAX-3\HMAX-4\HMAX-5\HMAX-6.HMAX新型高红硬性高强韧高耐磨模具系列，其中HMAX-3模具钢是HMAX模具钢系列之一，基体纯净、 组织均匀、是一种高性能的铬-钼-钒合金钢材，具有良好的抗热裂纹、开裂、热磨损和塑性变形能力。具有以下特点：在各个方向上都有优异的韧性和延展性、好的抗回火性能、良好的高温强度、优异的淬透性、热处理、表面涂覆后良好的尺寸稳。由于该产品增强了抵抗模具主要失效机理(如热龟裂、热裂纹、热磨损及塑性变形)的能力，因此能显著提高模具寿命并获得更佳的经济效益。适用于高要求的压铸、热锻和热挤压行业。适用于较严苛条件下压铸（如发动机的缸盖、 缸体、 变速箱壳体、 活塞等） ； 有高抛光要求， 耐磨性要求及模次要求更高的塑胶模具； 耐磨性及抗开裂性要求更高的热挤压模具（如7系列铝合金）HMAX热锻模具钢系列之一HMAX-4模具钢种的各项综合性能良好，适用于制作受热温度较高，使用条件要求苛刻的铜合金压铸、热锻、热挤压、热剪切、热轧辊模热作模具。汽车变速箱同步器铜锥环压铸模、铜弯管接头压铸模、1/2铜闸阀体压铸模、1铜闸阀体壳压铸模、铜管热挤压模、轴承套圈热挤压模、液锻活塞模等模具比3CR2W8V模次提高3-6倍。

HMAX钢真空淬-回火工艺

淬火

温度/T

时间：min

注：奥氏体化保温时间根据模具截面直径尺寸、装炉量等，一般按1.5分/毫米估算。

回火三次

时间：min

注：①淬火硬度HRC58，第一次回火温度选620℃，第二、三次回火是否需提降温，根据技术要求。

②回火保温时间可取淬火保温时间的倍数，通常2-4小时,至少三次回火，

禁止450-550℃之间回火，以免回火脆性。

提高热锻模具的使用寿命用HMAX系列模具钢

材料名称    材料牌号    特性    用途    可用硬度值    

HMAX系列热作模具钢    HMAX-D    HMAX-D是高耐热中韧性模具钢，提高了断裂韧性和热疲劳抗力。工作温度达700℃以上，是一种空冷硬化型的热作模具钢，具有高温韧性及热稳定性高，冷热疲劳抗力和热磨损性能好等优点。    HMAX-D适用于制作受热温度较高，使用条件苛刻的热作模具，如黑色及有色金属材料的热挤压模，热精锻模等。钢使用寿命比3Cr2W8V钢有显著提高。    HRC48～50  

HMAX-R    HMAX-R是新型高耐热中韧性模具钢热作模具钢，使用寿命比3Cr2W8V钢高标准2-6倍，适于制造温度较高，与工件接触时间长，易引起热变形塌陷或热磨损失效的模具。良好的热强性、红硬性和耐磨性   2.耐热冲击及抗冷热疲劳性能均佳 3.切削加工性能好、淬火温度范围宽、淬透性好。    HMAX-R钢轴承内圈成形冲头、）轴承内圈切底冲头、）轴承内圈成形凹模、轴承外圈成形凹模、钢球热镦模、汽车气门热锻模、汽车弹簧芯棒、汽车起动电机驱动齿轮高速锻模、螺母热锻模、柱塞热压冲头、紫铜热挤压模、自行车曲柄滚锻模、缝纫机摆梭头等。    HRC50～55  

HMAX-3    HMAX-3钢是中耐热高韧性具有优良的强韧性，较高热强性、耐磨性、回火稳定性，抗冷热疲劳性能、冷热加工性能好，工作温度700℃以上。该钢通用性强，适合于制作在高温、高速、高负荷、急冷急热条件下工作的模具，其性能优于4Cr5W2VSi和3Cr2W8V钢，模具寿命比3Cr2W8V钢提高标准2—3倍。    HMAX-3钢适用于热锻成形凹模、连杆辊锻模、轴承套圈毛坯热挤压凹模、高强钢精锻模、中小型机锻模、高温轧辊模具、铝合金压铸模等模具上，都有良好的效果。    HRC48～50  

HMAX-4    HMAX-4是针对铜合金压铸、热锻、热挤压、热剪切、热轧辊模而研制的新型热作模具用钢，也是一种中碳超高强度和空冷硬化型耐高温模具钢，具有良好的热强性、红硬性和耐磨性。    由于HMAX-4模具钢种的各项综合性能良好，适用于制作受热温度较高，使用条件要求苛刻的铜合金压铸、热锻、热挤压、热剪切、热轧辊模热作模具。汽车变速箱同步器铜锥环压铸模、铜弯管接头压铸模、1/2铜闸阀体压铸模、1铜闸阀体壳压铸模、铜管热挤压模、轴承套圈热挤压模、液锻活塞模等模具比3CR2W8V名称提高3-6倍。    HRC52～55  

HMAX-5    冷热两用基体钢，基体纯净、   退火组织均匀、各个方向都具有优良的韧性和延展性、 良好的耐磨性 、   良好的热处理尺寸稳定性、优良的淬透性、良好的抗回火软化性能、良好的高温强度、良好的抗热疲劳性、 极佳的抛光性，兼具高硬度高耐磨性和高韧性。

HMAX-5钢具有优异的冲击韧性、高耐磨性、高的使用硬度，适用于各种热作（热挤压、压铸、复杂型腔热锻）模具，主要针对高韧性和高硬度兼备的热态工况，也可以作为冷作模具材料（如重型冲裁、冷锻等），还可用于高镜面、高耐磨性、高韧性的复杂型腔塑胶模具。                                                                      也适用于工况非常苛刻的热模段、 热冲压模具、 冷作模具和工程用钢， 例如： 高速热锻模具（精密齿轮、曲轴、连杆、气门芯模具，   高负荷冲切模具、 搓丝模具等；也适用于耐磨性要求特高的增强型塑料和压塑模具；高温耐磨性要求很高的热挤压模具等。

HRC56～58  

HMAX-6    HMAX-6是高耐热高韧性冷热兼用基体模具钢，硫含量极低（＜   5ppm） ， 基体纯净、 组织均匀， 无大块共晶碳化物、 淬回火后有优越的冲击性能， 兼有高的高温强度、 高韧性。

HMAX-6适用于热锻工艺中对耐磨性异常严苛（   如冲头类） 的情况和耐高温模具（ 如气门类） 。也适合应用与热锻、热冲、热轧、顶锻、轴向闭模轧制、热弯等工况下的模具或工具。

HRC58～60