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目前国内热挤压模和铜合金热锻模常用材料分别为H13钢和3Cr2W8V。H13钢在高温下(大于600℃)热稳定性差和3Cr2W8V的热疲劳性能不足，都大大限制了它们的实际使用寿命。开发合适的热作模具钢材料，提高热作模具的实际使用寿命具有重大的国民经济意义。本文在综合其他优良钢种的基础上，通过合金成分优化设计、强韧性热处理等，开发了一种新型高热强性的热作模具钢(3Cr4M02WVTi钢)。该钢具有良好的高温热强性和热疲劳性能，实际使用寿命明显高于H13和3Cr2W8V钢。
采用电解法、萃取复型法、透射薄膜等方法获取钢中碳化物，利用TEM、SEM、EDS能谱分析和金相图谱等手段获得碳化物的总含量、分布、大小、类型等信息，并确定出钢中合金元素的实际固溶含量；借助计算机分析和扫描电镜探寻钢的热疲劳性能以及裂纹的萌生和扩展。并进行了生产性实验。
本文主要研究结果如下：
1、测定了3Cr4Mo2WVTi钢的连续冷却转变曲线(CCT曲线)。各相变临界点分别为： Acl：820℃；Ac3：935℃：Ms：315℃。
2、1200℃保温8小时的高温均匀化处理对改善铸态偏析和组织的效果很明显，对锻造态组织效果不明显。
3、研究发现，3Cr4M02WVTi钢具有与SWPH13钢相当的室温冲击性能。同条件下相比，600℃保温20h后，3Cr4M02WVTi钢的硬度比H13和Dievar钢高5-7HRC；650℃保温11h后硬度比H13和Dievar钢高4-5HRC。3Cr4M02WVTi钢具有很好的高温热强性，能在更高的温度下使用且能保持较高的硬度。3Cr4Mo2WVTi钢的二次硬化温度在530℃左右且具有良好的抗回火软化能力。
4、改进热疲劳试验机装置后，测得3Cr4Mo2WVTi钢具有比ASSBA8407钢更好的热疲劳性能；热疲劳裂纹常在硅酸盐类、MnS、氧化铝和富V大块碳化物与基体的交界面上萌生；常沿链状碳化物等第二相质点与基体的交界面上扩展，本文主要发现了裂纹以沿晶方式扩展。
5、1020℃淬火加600℃回火后，3Cr4M02WVTi钢中有32.5％的V和48.4％的C固溶在基体中，其他元素全部固溶。
6、实践证明，用3Cr4M02WVTi钢制造的热挤压模具的实际使用寿命是H13钢生产同类产品实际寿命的2.5-3倍；在铜合金热锻模具上的实际使用寿命是3Cr2W8V钢生产同类产品实际寿命的5倍，甚至更高。