热作模具钢是用于制造在高温状态下对金属进行热锻、热挤压、热镦、压铸等加工的模具钢，属于工具钢的重要品类。它的核心特点是高热强性、高红硬性、良好的热疲劳抗力与导热性，能在反复受热、冷却的循环载荷下保持稳定性能，是工业生产中制造热加工模具的关键材料。

一、核心性能要求

热作模具在工作时承受高温、高压、剧烈摩擦和热冲击，因此对材料有严苛的性能要求：

高热强性与红硬性：在 500~800℃的工作温度下仍能保持足够的硬度（通常≥HRC 40），避免模具软化变形。

优良的热疲劳抗力：能抵抗反复加热、冷却产生的热应力，防止模具表面出现热裂纹（龟裂）。

高韧性与抗热冲击性：在高温下承受冲击载荷时不易开裂，适应金属坯料的高速冲击。

良好的导热性：快速导出模具工作时产生的热量，降低模具表面温度，减少热疲劳损伤。

优良的淬透性与回火稳定性：保证模具整体性能均匀，在高温回火时硬度不快速下降。

二、主流牌号与分类

热作模具钢按合金化程度和性能特点，主要分为低合金热作模具钢、中合金热作模具钢、高合金热作模具钢三大类，适配不同温度、载荷和寿命的模具需求：

1. 低合金热作模具钢

典型牌号：5CrNiMo、5CrMnMo

特点：成本较低，具备中等热强性与韧性，但红硬性和热疲劳抗力一般，工作温度≤550℃。

应用：制造中、小型热锻模、热镦模、精锻模，如汽车连杆锻模、螺栓热镦模等。

2. 中合金热作模具钢（热作钢主力）

典型牌号：H13（4Cr5MoSiV1）、H11（4Cr5MoSiV）

特点：含 Cr、Mo、V 等合金元素，热强性、红硬性和热疲劳抗力优异，工作温度≤650℃，淬透性好，热处理变形小，是热作模具钢的核心主力。

应用：制造铝 / 锌合金压铸模、热挤压模、高速热锻模、塑料模具的热流道部件，如汽车发动机缸体压铸模、铝合金型材挤压模等。

3. 高合金热作模具钢

典型牌号：3Cr2W8V、H10（3Cr3Mo3VNb）

特点：含高量 W、Mo、V，红硬性和热强性极佳，工作温度可达 700~800℃，但韧性略低。

应用：制造铜 / 钢等高温合金的热挤压模、热锻模、高速精密压铸模，如不锈钢型材挤压模、高温合金锻模等。

三、核心制备与热处理工艺

热作模具钢的性能高度依赖热处理工艺，核心流程为：

锻造与退火：锻造细化晶粒、消除偏析；球化退火降低硬度，改善切削加工性。

淬火：通常采用油冷或空冷，避免开裂，获得马氏体 + 残余奥氏体 + 碳化物的复合组织。

高温回火：550~650℃回火 2~3 次，消除淬火应力，析出二次碳化物，稳定尺寸并获得优良的热强性与韧性。

四、典型应用领域

热作模具钢广泛应用于汽车制造、航空航天、有色金属加工、家电生产等行业，核心场景包括：

压铸模具：铝合金汽车缸体 / 缸盖压铸模、锌合金家电外壳压铸模。

热锻模具：汽车曲轴 / 连杆热锻模、齿轮精锻模、螺栓热镦模。

热挤压模具：铝合金型材挤压模、铜合金管材挤压模、不锈钢线材挤压模。

其他热加工模具：热剪切模、热成型模、粉末冶金烧结模。