熱作模具是我國模具工業需求面廣，性能要求特別苛刻的一類模具。因為它工作時常接觸熾熱的金屬或液態金屬，除承受高的單位壓力和沖擊載荷外，還承受急劇的周期性溫度變化。因此，要求模具鋼具有高抗熱塑性變形能力、高韌性、高抗熱疲勞、良好的抗熱燒蝕性。熱作模具鋼碳的質量分數一般為0.3%-0.6%,還加人Cr、Mo、W、Si、Mn、V等合金元素，以提高鋼的各種性能。根據工作條件，熱作模具鋼可分為三大類：熱錘鍛模具鋼，熱擠壓、熱鐓鍛及精鍛模具鋼，壓鑄模用鋼。

熱作模具鋼通常以退火狀態供給，但由于需經鍛造加工，為消除加工應力、 細化晶粒、降低硬度以及便于切削加工，因而鍛后尚需進行退火處理。

1.熱錘鍛模退火工藝

用于熱錘鍛模的鋼主要有5CrMnMo、5CrNiMo、5Cr2NiMoV、5CrNiW鋼等。這類鋼鍛后通常進行完全退火或等溫退火。

2.熱擠壓模具及壓鑄模具的退火工藝

熱擠壓模具在鍛后需經良好的球化退火，以改善組織，消除內應力，降低硬度，為最終熱處理作好組織準備。

對于3Cr2W8V、5Cr4W5Mo2V等鋼還可采用快速球化退火工藝。該工藝由一次加熱油淬（溫度可為淬火溫度）和二次加熱（850-870℃)后隨爐冷卻兩個工序組成。工藝特點是在兩次加熱時不需保溫和等溫時間，只需均溫即可，爐冷的冷卻速度可在較大的范圍內變化，而對組織和退火的硬度影響不大?？焖偾蚧嘶鸷?，組織均勻，可避免鏈狀碳化物的出現。此外，為獲得均勻的圓、細碳化物分布，熱擠壓模具也可采用調質作為預備熱處理。

對于中碳高合金、大截面的熱擠壓模具鋼，由于易出現沿晶界鏈狀碳化物，所以在球化退火前，必須用正火給予消除。為確保熱擠壓模具鋼具有良好的耐磨性、韌性和小的熱處理畸變傾向，退火后要十分注意碳化物的形狀、 大小及分布狀態。

目前常用的壓力鑄造金屬大致可分為鋅合金、鋁合金、鎂合金、銅合金和黑色金屬等五大類。壓鑄模具鋼的選擇首先要根據澆注金屬的溫度和澆注金屬的種類來決定。

壓鑄鋅合金用一般結構鋼制的模具壽命已可達20-40萬次，用優質模具鋼制的模具壽命可高達100萬次以上。壓鑄鋁合金、鎂合金的模具目前常選用3Cr2W8V, H13和4Cr5MoSiVl鋼。銅合金和黑色金屬的熔點比較高，壓鑄溫度在950℃以上，模具表面的接觸溫度也在650℃以上。因此，模具的工作條件相對比較苛刻，一般的鋼制模具難以滿足生產的要求，需要采用難熔金屬為基的合金，如鉬基合金、鎢基合金等。

壓鑄模用鋼與熱擠壓模用鋼基本相同，其退火工藝可參照熱擠壓模的退火工藝。

3.退火質量控制

熱作模具鋼退火時宜緩慢加熱，退火的質量主要取決于加熱和冷卻。熱作模具鋼中因含有較多組元的合金元素，因而退火溫度較高，這樣有利于鍛造后的不平衡組織能充分地轉變成奧氏體。但加熱溫度也不能過高，若加熱溫度過高，溶于奧氏體中的合金含量增加，退火后硬度較高，不利于切削加工。另外，過高的加熱溫度也會使奧氏體晶粒粗化，從而增加淬火開裂傾向。

加熱保溫后，應采用緩慢的冷卻。冷卻時，均勻的奧氏體除先析出先共析相外，其余將轉變成珠光體。轉變溫度與冷卻速度有關，冷卻過快，奧氏體的轉變溫度則降低，轉變的珠光體片間距細小，先共析相的數量減少，硬度有所提高。 特別是對于多元合金及合金含量高的鋼，由于奧氏體的穩定性增加，在冷卻過快時，奧氏體易分解成貝氏體、屈氏體甚至馬氏體之類的組織，使鋼發生硬化，這不僅造成切削加工困難，而且還會由于冷卻中的組織應力促使模具開裂。因此，退火時應嚴格控制加熱和冷卻。