该类钢淬透性高，称为空冷硬化热模钢，具有良好的综合力学性能，在合理的淬火、回火工艺下，可获得高强度、高硬度及良好的韧性与塑性配合，使模具具有最佳的使用寿命。主要用于热挤压模具、压铸模等。常用中合金高韧性钢的牌号及化学成分见表5-20。

表5-20 常用中合金高韧性钢的牌号及化学成分

注：w（P）≤0.030%，w（S）≤0.030%。

（1）4Cr5MoSiV（H11）钢 该钢是一种空冷硬化的热作模具钢和铬系高强热作模具钢，高耐热高韧性钢。该钢组织细微，韧性好，能抵抗温度骤变及热应力疲劳，热处理后尺寸稳定，不易变形，热硬性佳，具有较好的热强性、热疲劳性能及一定的耐磨性，在较低的奥氏体化温度下可实现空冷淬火，同时具有强的抵抗熔融铝的冲蚀性能。

1）4Cr5MoSiV钢的预备热处理工艺规范见表5-21。

表5-21 4Cr5MoSiV钢的预备热处理工艺规范

2）4Cr5MoSiV钢的淬火与回火工艺规范见表5-22。

表5-22 4Cr5MoSiV钢的淬火与回火工艺规范

3）气体渗氮和气体氮碳共渗。技术要求：表面硬度>1000HV，渗层深度为0.10～0.20mm，渗氮温度为530～550℃，气体比例（体积分数）：NH₃100%，NH₃分解率为30%～40%，保温时间为10～20h。

4）应用。4Cr5MoSiV钢多用于制作铝合金压铸模、热挤压模、热镦锻模、热切边模、精锻模、压力机锻模等，也适于制作塑料模具，用于大型、复杂的注射成形模。

（2）4Cr5MoSiV1（H13）钢 该钢为广泛应用的一种空冷硬化热作模具钢和冷热兼用模具钢。与4Cr5MoSiV（H11）钢相比，该钢具有较高的热强性和硬度，在中温（600℃左右）条件下具有很好的韧性、热疲劳性能和一定的耐磨性，并具有高的淬透性，在较低的奥氏体化温度下可实现空淬，热处理畸变小。该钢在600℃左右的综合性能好。其性能及其模具寿命高于3Cr2W8V钢的模具性能与寿命。

1）H13钢的预备热处理工艺规范见表5-23。

表5-23 H13钢的预备热处理工艺规范

2）H13钢推荐的淬火与回火工艺规范见表5-24。

表5-24 H13钢推荐的淬火与回火工艺规范

3）提高H13钢模具寿命的热处理工艺见表5-25。

表5-25 提高H13钢模具寿命的热处理工艺

4）应用。4Cr5MoSiV1钢用于制作热挤压模、芯棒和热锻模的锤锻模、锻造压力机锻模、精密锻造压力机锻模，以及铝、铜和锌及其合金的压铸模。该钢是制作大、中型铝合金压铸模的最佳材料之一。

（3）4Cr5W2VSi钢 该钢是一种空冷硬化热作模具钢。它淬透性高，直径100mm的棒材在空冷淬火即能完全淬透，在中温下具有较高的热强性、硬度、耐磨性、韧性和较好的抗热疲劳性能。

1）4Cr5W2VSi钢的预备热处理工艺规范见表5-26。

表5-26 4Cr5W2VSi钢的预备热处理工艺规范

2）4Cr5W2VSi钢的淬火与回火工艺规范见表5-27。

表5-27 4Cr5W2VSi钢的淬火与回火工艺规范

注：回火设备采用空气炉。

3）4Cr5W2VSi钢推荐的表面强化处理工艺规范见表5-28。该钢采用渗氮工艺后，可显著提高模具的耐磨性和寿命。

表5-28 4Cr5W2VSi钢推荐的表面强化处理工艺规范

4）应用。4Cr5W2VSi钢用于制作热挤压模、芯棒及铝、锌等轻金属压铸模，以及热镦模、精锻模、热顶锻模、高速锤锻模。该钢广泛应用于铝型材热挤压模等。

（4）4Cr3Mo2MnVB（ER8）钢 该钢是空冷硬化热作模具钢，具有良好的热强性、热硬性、耐磨性和高的冲击韧度、抗冷热疲劳性、优良的抗氧化性能，是综合性能优异的通用型热作模具钢。该钢是H10改进型钢种，它比H10钢具有更高的热强性、抗冷热疲劳性及回火稳定性。

1）ER8钢的预备热处理工艺规范见表5-29。

表5-29 ER8钢的预备热处理工艺规范

2）ER8钢的淬火与回火工艺规范见表5-30。该钢加热温度过高时，组织容易粗化，淬火冷却时也可能有碳化物沿晶界析出。一般淬火温度以1030℃为宜。

表5-30 ER8钢的淬火与回火工艺规范

3）应用。ER8钢用于承受大变形量的热挤压模、热拉深模及冲头等急冷急热条件下的各类热作模具，可广泛用于压力机热锻模、热挤压模、压铸模等热作模具。用作摩托车连杆热锻模，模具平均寿命达9000次以上，是3Cr2W8V钢的3倍；用该钢制作的热挤压模具寿命是3Cr2W8V钢的2～4倍。

（5）3Cr3Mo3W2V（HM1）钢 该钢是新型热作模具钢，淬火温度范围宽，具有较高的热强性、热硬性、热疲劳性、良好的耐磨性与回火稳定性等，是一种综合力学性能优良的高强韧性热作模具钢。该钢在高温性能方面明显优于H13钢，工作温度在700℃以上。但该钢具有脱碳倾向，在热处理过程中应采取措施加以保护。

1）HM1钢的预备热处理工艺规范见表5-31。

表5-31 HM1钢的预备热处理工艺规范

2）HM1钢的淬火与回火工艺规范见表5-32。

表5-32 HM1钢的淬火与回火工艺规范(www.daowen.com)

3）HM1钢应用举例见表5-33。

表5-33 HM1钢应用举例

（6）3Cr3Mo3VNb（HM3）钢 该钢是一种新型中碳铬系高强韧性热锻模具钢，在550℃左右具有明显的二次硬化效应，回火温度宜选择550℃以下，该钢具有降低加热时过热敏感性，具有高的高温强度、热硬性、韧性、回火稳定性，以及好的抗冷热疲劳性、耐热磨性。缺点是有脱碳倾向。

1）HM3钢的预备热处理工艺规范见表5-34。

表5-34 HM3钢的预备热处理工艺规范

2）HM3钢的淬火与回火工艺规范见表5-35。

表5-35 HM3钢的淬火与回火工艺规范

注：回火均采用空气电阻炉。

3）提高HM3钢模具寿命的热处理工艺见表5-36。

表5-36 提高HM3钢模具寿命的热处理工艺

4）应用。HM3钢用于制作耐热钢、不锈钢及高温合金成形凹模、连杆辊锻模、轴承套圈挤压凹模，以及高强韧性精锻模、小型机锻模、铝合金压铸模等，其寿命比5CrNiMo、3Cr2W8V、4Cr5W2VSi等钢模具提高2～10倍；在轴承行业，用该钢制作的挤压模具寿命比3Cr2W8V钢提高4～7倍；在热锻模应用中，该钢的寿命一般可达H13钢的2倍左右。

（7）4Cr3Mo3SiV（H10）钢 该钢是我国引进的美国热作模具钢H10。该钢在工作温度为500～600℃时具有更高的硬度、热强性和耐磨性，同时具有非常好的淬透性和很高的韧性，回火稳定性与热硬性高于H13钢，冲击韧度与断裂韧度高于3Cr2W8V钢，韧性介于H13钢和3Cr2W8V之间。

1）预备热处理为锻后等温退火：860～900℃×3～4h加热，710～730℃等温4～6h，炉冷至500℃以下出炉空冷，硬度≤229HBW。

2）H10钢的淬火与回火工艺规范见表5-37。

表5-37 H10钢的淬火与回火工艺规范

3）应用。4Cr3Mo3SiV钢多用于制作铝合金压铸模、热锻模等，常用于制作受冲击力较大的中小机锻模，适合于制作热强性、热疲劳性能要求较高的热挤压模和热穿孔模，用其制作的高速镦锻模，使用寿命比3Cr2W8V钢的高0.5～1倍，也有用于制作大型复杂的注射成形模或挤压成形模的。

（8）4Cr4WMoSiV钢 该钢是中耐热韧性钢，可采用空冷淬火，具有好的抗过热敏感性、高的热硬性和热强性，以及更高的耐热性、较高的冲击韧性。

1）预备热处理为锻后退火：860～890℃×3～4h加热，炉冷到500℃以下出炉空冷，硬度≤229HBW。

2）4Cr4WMoSiV钢的淬火与回火工艺规范见表5-38。

表5-38 4Cr4WMoSiV钢的淬火与回火工艺规范

3）应用。4Cr4WMoSiV钢用于制作塑性变形抗力大材料（不锈钢、耐热钢）的热变形模具、高速锤锻模及铜合金压铸模等。用该钢制作的高速锤锻模，比4Cr5W2SiV钢制作的模具寿命提高1倍以上。

（9）3Cr3Mo2WVSi（ZDM-2）钢 该钢是国产的铸造锻模钢，具有良好的淬透性、较高的回火稳定性、抗冷热疲劳性及耐磨性，同时具有较高的抗拉强度及断裂韧度等。该钢是一类新型的热作模具钢，缺点是冲击韧性较差，但在加热到200℃以上时冲击韧性可明显改善。

1）预备热处理为等温退火：840～860℃×6～10h加热，710～730等温6～10h，炉冷至500℃以下出炉空冷，硬度≤255HBW。该工艺可消除应力，降低硬度，均匀组织与性能。

2）ZDM-2钢的淬火与回火工艺规范见表5-39。

表5-39 ZDM-2钢的淬火与回火工艺

3）应用。3Cr3Mo2WVSi钢多用于制作热锻模，可代替5CrNiMo、3Cr2W8V钢等，模具寿命明显提高。

（10）4Cr9Si2钢 该钢为马氏体耐热钢，具有良好的淬透性，即使加热到奥氏体状态空冷也能淬硬，故称为空冷钢。淬火后在回火温度高于700℃时，仍能保持材料的基体硬度在30HRC以上，可以在较高温度下工作。

1）预备热处理为锻后一般退火：850～900℃×4～6h加热，炉冷到500℃以下出炉空冷，硬度为193～230HBW。

2）4Cr9Si2钢的淬火与回火工艺规范见表5-40。

表5-40 4Cr9Si2钢的淬火与回火工艺规范

该钢在450～600℃有回火脆性，如需要在此温度范围回火时，可采用水冷或油冷。

3）应用。4Cr9Si2钢可制造在高温下工作或连续工作的模具，如热作模具（如热锻模）、塑料模具等。

（11）4Cr10Si2Mo钢 该钢为马氏体耐热钢，淬透性与耐热性高于4Cr9Si2钢，淬火后在750℃左右回火，硬度仍可达到30HRC。

1）预备热处理为一般退火：850～900℃×4～6h加热，炉冷到500℃以下出炉空冷，硬度为217～248HBW。

2）4Cr10Si2Mo钢的淬火与回火工艺规范见表5-41。该钢中的Si容易引起晶粒的长大，故淬火加热时间不宜过长。

表5-41 4Cr10Si2Mo钢的淬火与回火工艺规范

该钢在450～600℃范围回火时具有回火脆性，如需要在此温度范围回火时，可采用水冷或油冷。

3）应用。4Cr10Si2Mo钢可用于制作较高温度下工作的热作模具，也可制作塑料模具的一般耐热配件。