熱加工模是工業産品生産中不可缺少的工藝方法之壹。它主要用于制造業和加工業。它是和沖壓、鍛造、鑄造成型機械，同時和塑料、橡膠、陶瓷等非金屬材料制品成型加工用的成形機械相配套，作爲成形工具來使用的。
熱加工模具屬于精密機械産品，因爲它主要由機械零件和機構組成，如成形工作零件（凸模、凹模），導向零件（導柱、導套等），支承零件（模座等），定位零件等；送料機構，抽芯機構，推料機構，檢測與安全機構等。
爲提高模具的質量，性能，精度和生産效率，縮短制造周期，其零、部件（又稱模具組合），多由標准零、部件組成。所以，模具應屬于標准化程度較高的産品。壹副中小型沖模或塑料注射模，其構成的標准零、部件可達90％，其工時節約率可達25％~45％。

壹、熱加工用模模具的功能和作用
現代産品生産中，熱加工模具由于其加工效率高，互換性好，節約原材料，所以得到很廣泛的應用。
現代工業産品的零件，廣泛采用沖擊、成型鍛造、壓鑄成形、擠壓成形、塑料注射或其他成形加工方法，和成形模具相配套，經單工序或多道成形工序，使材料或胚料成形加工成符合産品要求的零件，或成分精加工前的半成品件。如汽車覆蓋件，須采用多副模具，進行沖孔、拉深、翻邊、彎曲、切邊、修邊、整形等多道工序，成形加工爲合格零件；電視機外殼洗衣機內桶是采用塑料注射方法，經壹次注射成型爲合格零件的；發動機的曲軸連杆是采用鍛造成形模具，經滾鍛和模鍛成形加工爲精密機械加工前的半成品胚件的。
高精度、高效率、長壽命的沖模、塑料注射成形模具，可成形加工幾十萬，甚至幾千萬産品零件，如壹副硬質合金模具，可沖壓矽鋼片零件（E型片、電機定轉子片）上億件，稱這類模具爲大批量生産用模具。
適用于多品種、少批量或産品試制的模具有：組合沖模、快換沖模、疊層沖模或成型沖模，低熔點合金成型模具等，在現代加工業中，具有重要的經濟價值，稱這類模具爲通用、經濟模具。
電子、計算機、現代通信器材與設備，電器、儀器與儀表等工業産品的元器件或零、部件越來越趨于微型化、精密化，其零件機構設計中的槽、縫、孔尺寸要求在0.3mm以下，批量生産用模具要求很高。如高壓開關中的多觸點零件，寬度僅爲10mm，卻需沖孔、沖槽、彎曲、三層疊壓等工序，模具需設計爲70工位的精密級進行沖模。又如，BP機中零件尺寸及其微小，對模具的要求更高。這類微型沖件和塑件用的模具，以成爲高技術模具或專利型模具。
大型模具，重量在10t以上的已很常見，有些模具重量已達30t。如大型汽車覆蓋件沖模，大型曲軸鍛模，大尺寸電視機外殼用塑料注射模等重量都在10t以上。
隨著現代化工業和科學技術的發展，模具的應用越來越廣泛，其適應性也越來越強。已成爲工業國家制造工藝水平的標志和獨立的基礎工業體系。
另外，采用模具進行成形加工，是少，無切削的主要工裝，在大批、大量加工中，可使材料利用率達90％或以上。
二、熱加工模具分類及用途
熱加工模具的用途廣泛，模具的種類繁多，科學的進行模具分類，對有計劃的發展模具工業，系統的研究、開發模具生産技術，促進模具設計，制造技術的現代化，充分發揮模具的功能和作用；對研究、制訂模具技術標准，提高模具標准化水平和專業化協作生産水平，提高模具生産效率，縮短模具的制造周期，都具有十分重要的意義。
總體上說熱加工模具可分爲三大類：金屬板材料成型模具，如沖模等；金屬體積成型模具，如鍛（镦、擠壓）模，壓鑄模等；非金屬材料制品用成型模具，如塑料注射模和壓縮模，橡膠制品，陶瓷制品用成型模具等。
三、熱加工模具材料的作用和地位
隨著模具工業的迅速發展，對模具的使用壽命、加工精度等提出了更高的要求。模具材料性能的好壞和使用壽命的長短，將直接影響加工産品的質量和生産的經濟效益。而模具材料的種類、熱處理工藝、表面處理技術是影響模具使用壽命的極其重要的因素，所以世界各國都在不斷的研究和開發新型模具材料，改進模具的熱處理工藝，選用適當的表面處理技術，合理的設計模具結構加強對模具的維護等措施，來穩定和提高模具的使用壽命，防止模具的早期失效。
模具材料的使用性能將直接影響模具的質量和使用壽命。模具材料的工藝性能將主要影響模具加工的難易程度、加工質量和生産成本。爲此，應合理選擇模具材料，改進熱處理工藝和表面處理工藝，大力推廣模具生産中的新材料、新工藝和新技術。

四、熱加工模具材料與模具壽命
爲了提高生産效率，提出毛胚精度和材料利用率，采用和發展少、無切削新工藝、新設備，對模具提出了向精密、多型腔、高壽命方向發展的要求，模具壽命的提高，最根本的辦法是采用高性能的模具材料。盡管影響模具壽命的因素是多方面的，但模具材料的選用是壹個很重要的因素。
60年代以來，我國研制出不少適合我國特點的新型高效模具鋼，如熱作模具鋼中的3Cr3Mo3W2V、5Cr4W5Mo2V、4CrMnSiMoV、4Cr2NiMoV、5Cr4Mo3SiMnVA1等，冷作模具鋼中的6Cr4W3Mo2VNb、7Cr7Mo3V2Si、7CrSiMnMoV、6CrNiMnSiMoV等新鋼種的采用，均獲得提高模具壽命倍數的效果。如冷作模具鋼選用6Cr4W3Mo2VNb（65Nb）代替T10、Cr12MoV、W6Mo5Cr4V2等制作多工位冷镦機用的內六角凸模、十字槽光凸模、螺栓切邊模、冷镦螺栓頂模、鋼板彈簧沖孔凸模、螺栓平圓頭沖模、圓環冷沖模等；熱作模具鋼選用3Cr3Mo3W2V（HM1）代替3Cr2W8V鋼等制作軸承套圈的熱沖壓凸模和凹模、連杆輥鍛成形模、小型機鍛模等都顯著提高了模具壽命，因此作爲模具工作者包括模具設計人員，首要任務是正確選用並合理使用模具材料，以保證模具的正常使用壽命。
五：常用金屬的線膨脹系數及收縮率
線膨脹系數表示攝氏溫度升高壹度時單位材料的尺寸變化。表1是壹些金屬的線膨脹系數。
收縮率是指由熱加工溫度至室溫這段溫度區間內單位長度金屬材料的尺寸變化，它與材料的線膨脹系數和熱加工溫度兩者有關。
模膛設計時，需要考慮工件的收縮率，精密加工時還需考慮模具的熱脹冷縮問題。
熱加工時剛料的收縮率壹般去1.2~1.5％，而對細長的杆類件，扁薄的工件，冷卻快或打擊次數多熱加工溫度低的工件收縮率取0.8~1.2％；帶大頭的長杆鍛件，頭部和杆部的冷縮塑料件壹般取（0.3~0.5）％。鋁合金爲（0.8~1.0）％，鎂合金爲0.8％，钛合金爲（0.5~0.7）％，銅合金爲（1.0~1.3）％。

表1金屬的膨脹系數
金屬種類 Fe Al Mg Cu Ni Ti
膨脹系數x10⒍（1/℃） 11.7 23.9 26 16.5 13.6 8.5

六：常用金屬的變形抗力
金屬的變形力σs也稱真實應力或流動應力。對于理想塑性材料，變形抗力等于材料的屈服極限；對于塑性硬化材料，變形抗力等于考慮了變形硬化後的屈服極限。在熱鍛溫度下，變形抗力還可以用強度極限σb表示。通常金屬的變形抗力與材料的化學成分、組織、變形溫度，應變速率及變形程度等有關，可表達如下
σs=σ（T，ε1，ε2，x）
式中 T——變形溫度；
ε1——變形程度；
ε2——應變速率；
x——材料的物理化學性質。
通常變形抗力隨溫度的升高而降低，應變速率增大時，變形抗力增大，溫度升高，這種現象越明顯。變形程度對變形抗力的影響有兩種情況，某些材料隨變形程度增加，變形抗力不斷增大；而有些材料，在某壹溫度下，在某壹變形程度前，變形抗力隨變形程度的增加而
增大，但超過該變形程度後，由于動態恢複和動態再結晶進行迅速，隨變形程度增大時，變形抗力逐漸減小。壹般地講，當變形溫度高于再結晶溫度時，由于形變硬化的現象不明顯，應變速率的影響大，變形程度的影響小；而變形溫度低于再結晶溫度時，變形程度的影響較大，應變速率的影響較小。

舉例說明：熱鍛模具鋼的合理選用
1、熱鍛模具鋼的性能要求：
（1）高的沖擊韌度和斷裂韌度：對錘鍛模具鋼，沖擊韌度應大于或等于30J/㎝2，沖擊韌度是鍛模鋼的基本性能。爲阻止或延緩裂紋擴展而導致模具斷裂，還需要鍛模鋼必須具有高的斷裂韌度。
（2）高的高溫硬度及高溫強度：爲防止熱鍛模發生早期磨損及變形，模具鋼應具有較高的高溫硬度和高溫強度。
（3）高的淬火性：熱鍛模尺寸較大，要求模具整個截面力學性能均勻壹致，如果心部未淬透，則可能形成貝氏體或其他組織，導致模具早期斷裂。
4）高的熱疲勞抗力：若導熱性好，熱脹系數小，則熱疲勞抗力高，可以延緩熱疲勞裂紋的産生。
（5）較高的回火穩定性：防止模具在高溫服役中被繼續回火，導致硬度下降而影響耐磨性。
（6）良好的工藝性能及抗氧化性能。

2、熱鍛模具用鋼及合理選材：
重型機械廠或鋼廠生産的其它鍛模鋼有：5CrNiTi、4SiMnMoV及5SiMnMoV、5CrNiW、5CrNiMoV等，國外進口鍛模鋼有55CrNiMoV6等。
機械壓力機模塊用鋼鋼號爲：4Cr5MoSiV1（H13）、4Cr5MoSiV、4Cr3W2Vsi、3Cr3Mo3W2V、5Cr4W5Mo2V，應用較好的其它鋼號4Cr3Mo3W4VNb、2Cr3Mo3VNb、2Cr3Mo2NiVSi；國外進口鍛模鋼有YHD3等，壓力機熱鍛的特點是成行速度慢，單件滯模時間長（約3~6s），因此，模腔表面溫升高，瞬時溫度可達約700℃。冷卻及潤滑條件較好時，溫度可能偏低壹些，但也會達到500℃左右，這也超過了5CrNiMo、5CrMnMo模塊的回火溫度，從而導致模具早期磨損，壓塌等失效。因此，需要選用耐熱性較高的高強韌性模具鋼制作壓力機模具。表2列出了錘鍛模用鋼的選擇，可供選材參考。
表2 錘鍛模用鋼的選擇
模具類型 鋼的選用
小型 5CrMnMo、5CrNiTi、5SiMnMoV、4SiMnMoV、6SiMnMoV
中型 5CrMnMo、5CrNiTi、5SiMnMoV、4SiMnMoV、6SiMnMoV
大型 5CrNiMo、5CrNiW、5CrNiTi、5CrMnMoSiV
特大型 5CrNiMo、5CrNiW、5CrNiTi、5CrMnMoSiV
堆焊錘鍛模 5Cr2MnMo
壓力機鍛模（大尺寸） 5CrNiMo、5Cr2NiMoVSi

通常中、小型壓力機鍛模可選用3Cr2W8V、4Cr5MoSiV1、4Cr5MoSiV及3Cr—3Mo型熱作模具鋼、5Cr4W5Mo2V、4Cr3Mo3W4VNb鋼等。目前應用較多的是：3Cr2W8V、4Cr5MoSiV1鋼。
對錘鍛模尚有如下分類方法：
小型：噸位小于1t，高度小于275mm；
中型：噸位1~3t，高度275~325mm；
小型：噸位4~6t，高度325~375mm；
特大型：噸位大于6t，高度在375mm以上。
現就我公司所采用的熱鍛模材料分析如下： H13：化學成份（％） （國標GB1299—85）
e—0.32~0.45 Si—0.80~1.20 Mn—0.20~0.50
Cr—4.75~5.50 Mo—1.10~1.75 V—0.80~1.20
S、P≤0.03

3Cr2W8V：屬萊氏體鋼，在高溫下有較高的硬度，但其韌性和塑性較差，淬透性中等，截面厚度≤80mm可　淬透；此鋼相變溫度較高，耐熱疲勞性良好。用于作高溫、高應力但不受沖擊載荷的凸模、凹模，如平鍛機上的凹凸模、鑲塊、銅合金擠壓模、壓鑄用模具；還可作高溫下工作的熱剪切刀等