HD是為了適應(yīng)700℃左右工作溫度的模具而研制的新型熱作模具鋼。HD鋼是在4Cr3Mo3V鋼的基礎(chǔ)上，稍降低一點Mo，增加質(zhì)量分數(shù)約為1%的Ni和0.15%Nb，提高了鋼的高溫韌性和熱穩(wěn)定性，在700℃的高溫下仍可保持40HRC的硬度。在同樣的硬度下，HD鋼比H21鋼斷裂韌度提高50%，700℃時的抗拉強度提高70%、熱疲勞強度和熱磨損性能分別提高1倍和50%。HD鋼是金屬常用的熱擠壓模具。

 

用于掠奪950～1050℃的低碳鋼熱擠沖頭，內(nèi)孔連續(xù)通水冷卻，外表每擠壓一次涂一次石墨油潤滑劑，擠壓頭與坯料接觸時間為6～7s，受的軸向力為400MPa。在用H21鋼制造沖頭時，因高溫強度低，抗熱疲勞性能差，沖頭平均使用壽命只有200件。改用HD制造時，平均使用壽命比H21鋼提高2倍。熱處理工藝簡介如下：

（1）鍛造與退火  鍛造加熱溫度為1150℃，始鍛溫度為1130℃，終鍛溫度≥900℃，鍛后灰冷或砂冷。箱式電爐保護性退火，850℃×4h，爐冷至550℃出爐空冷，硬度為190～220HBW。

（2）熱處理工藝  900℃×0.6 min/mm預(yù)熱；1150℃×0.3 min/mm加熱，油冷9～10 min后空冷；640℃×2.5h+680℃×2.5h回火。硬度為39～41HRC，使用壽命由H21鋼的200件提高到650件，失效形式為軟化變形。

 

某廠生產(chǎn)氣門所用的熱鍛模下模，由模芯、模座和模套組成，模座、模套用45鋼制造，模芯用H21鋼制成。熱鍛工件溫度達1100～1200℃，模具表面溫升達600～700℃，在工作過程中模具被軟化到30HRC，容易發(fā)生塑性變形。

有些客戶對氣門要求極高，即要求圓弧部位保留鍛造熱加工流線而不允許機械加工切削，又要求有較高的外觀質(zhì)量。精鍛的氣門在圓弧部位表面有細微瑕疵時則被判為不合格，模具的主要失效形式為熱磨損。

模具在采用低溫氮碳共滲處理時，滲氮層在圓弧部位附近易產(chǎn)生微觀開裂和宏觀折疊，影響精鍛氣門圓弧部位的外觀質(zhì)量。滲氮模具的失效，還與基體的硬度、強度和塌陷有關(guān)。改H21鋼為HD鋼制作氣門熱鍛模，可收到很好的效果。其淬火溫度為1150～1180℃，淬油，油冷至150℃后空冷，淬后硬度為54HRC；570～590℃×2h×2次回火，回火后油冷至150℃空冷，硬度為51.5HRC。在570℃再進行低溫氮碳共滲。經(jīng)上述處理后，熱鍛模在精鍛21-4N奧氏體耐熱鋼制氣門時，平均壽命高于650支，而H21鋼制模只有230支，壽命提高約2倍。

 

用H21鋼制造曲柄熱鍛模，因沖擊韌度低，抗熱疲勞性差，平均壽命只有2000件左右，失效主要形式為早期脆斷，呈龜裂的熱疲勞裂紋。改用HD鋼制模，大有改觀。

HD鋼模具的熱處理工藝為：900℃×40s/mm預(yù)熱；國1130～1140℃×20s/mm加熱，淬油；620～650℃×2h×2次回火。硬度為44～47HRC，晶粒度為9～10級，模具使用壽命為4700～8900件，比H21鋼熱鍛模具提高1.3～3倍。