HM3模具鋼材高溫強(qiáng)韌性能和熱疲憊性能非常突出，特別適合于沖擊載荷較大，工作溫差高的模具。如輥段成型模具，有色金屬壓鑄模具、耐熱不銹鋼及高強(qiáng)度材料鍛壓成型模具，軸承環(huán)套圈熱鍛成型凹模等，使用壽命比原用H13、3Cr2W8V和5CrNiMo都有成倍進(jìn)步。 （1）模具鋼的特性 HM3鋼號3Cr3Mo3VNb，屬過共析鋼，中碳鉻系高強(qiáng)韌性熱作模具鋼，該鋼是參照美國AISI標(biāo)準(zhǔn)H10鋼的俄羅斯ΓOCT標(biāo)準(zhǔn)3X3M3Φ鋼的改進(jìn)型鋼種，與HM1相類似，我國早在20世紀(jì)80年代，列入航空部標(biāo)準(zhǔn)的3Cr3Mo3VNb鋼種。 該鋼具有降低加熱時(shí)的過熱敏感性、高溫強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性高、塑性韌性高、耐冷熱疲勞性好和耐熱磨損性優(yōu)良的特點(diǎn)，在鍛態(tài)和正火空冷狀態(tài)時(shí)，易形成貝氏體組織，在淬火態(tài)可得到板條狀馬氏體組織，并隨淬火加熱穩(wěn)定和冷卻條件不同，含有5%～18%的殘留奧氏體和1%～3%的碳化物。該鋼的碳化物，在退火態(tài)為M6C、M4C3和NbC，在淬火態(tài)為M2C、V4C3、和NbC。大截面含鈮鋼模具在緩慢冷速下，有形成晶界鏈狀碳化物的傾向。 除Cr、Mo、V和Nb外，又加入了4%W，使鋼的高溫強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性得到了進(jìn)一步提高，是中碳鉻系熱作模具鋼中高溫強(qiáng)度較高、熱穩(wěn)定性較好的鋼種。該鋼還具有良好的耐冷疲勞性能。 快速球化退火工藝球化組織小、均勻，退火周期可縮短1/3以上，節(jié)約電能消耗20%左右。在600℃下，抗拉強(qiáng)度可達(dá)到1000MPa，700℃時(shí)可達(dá)700MPa。在析出硬化區(qū)前回火時(shí)，在較高的KIC值。 該鋼模具在預(yù)熱至≥150℃使用時(shí)，可提高沖擊韌性，防止模具的早期脆裂。 中、小型熱鍛模具的表面溫度可達(dá)≥600℃，該鋼是根據(jù)形成合金碳化物所需的碳量，對2Cr3Mo3VMb做進(jìn)一步成分調(diào)整而來的。鋼中加入了3%Mo，既能提高鋼的淬透性和防止出現(xiàn)回火脆性，又能提高鋼的熱穩(wěn)定性。加入V和Nb則可起到細(xì)化晶粒，降低鋼的過熱敏感性作用。 該鋼的淬透性高，淬火加熱溫度范圍寬，過熱敏感性低，具有高溫強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、塑性韌性好、耐冷熱疲勞性能好、熱磨損性能好等優(yōu)點(diǎn)。 （2）供貨狀態(tài) 退火態(tài)。 （3）化學(xué)成分： 碳C：0.2～0.3 硅Si：≤0.60 錳Mn：≤0.35 鉻Cr：2.6～3.2 鉬Mo：2.7～3. 2 釩V：0.6～1.2 鈮Nb：0.08～0.12 磷P：≤0.030 硫S：≤0.030 （12）HM3鋼典型應(yīng)用舉例 ①連桿輥鍛成型模，連桿輥鍛成型模具尺寸大，工作條件惡劣，磨損、熱疲勞、塌陷、斷裂失效現(xiàn)象非常嚴(yán)重。HM3鋼制的輥鍛模可消除上述缺陷，使用壽命可達(dá)到1.9萬件。 ②在實(shí)際應(yīng)用中，該鋼模具的使用壽命可達(dá)5CrNiMo、5CrMnMo鋼的4倍以上。 ③在軸承行業(yè)，用該鋼制作的擠壓模具比3Cr2W8V鋼的壽命提高到4～7倍。 ④在鍛模模具上，該鋼的使用壽命與H13鋼相比，同樣是可以大幅度提高，一般可達(dá)H13鋼的2倍左右。 ⑤采用該鋼制作的生產(chǎn)無縫鋼管頂?shù)膲勖?Cr2W8V鋼的2倍，是H13鋼的3倍。 ⑥適用于制作有色金屬壓鑄模、耐熱不銹鋼及高強(qiáng)度材料鍛壓成型模等，使用效果良好。 ⑦特別適合于沖擊載荷較大、工作溫差高的模具。 ⑧適合于耐熱、不銹、高溫合金成型用模具。 ⑨用于GCr15鋼軸承環(huán)套圈熱鍛成型凹模，在用5CrNiMo、3Cr2W8V、GCr15鋼制時(shí)，常呈現(xiàn)有劇烈磨損、熱疲勞、熱裂、截面過渡處塌陷變形等現(xiàn)象，使用壽命僅0.1萬～0.3萬件，改用H13鋼制造后，使用壽命提高到1萬～3萬件，一般使用到0.8萬件后方出現(xiàn)輕微的熱疲勞和熱裂現(xiàn)象。 ⑩采用4Cr5W2VSi鋼的熱鍛模，使用壽命雖比5CrNiMo鋼高一倍，但仍低于0.1萬件，使用中易產(chǎn)生磨損、塌陷、型腔脹大、尺寸超差、開裂等早期嚴(yán)重失效現(xiàn)象，應(yīng)用HM3鋼制造這類模具后，使用壽命分別比5CrNiMo和4Cr5W2VSi提高5～10倍和2～5倍。