一、HD21B模具钢的特性

　　日本三菱JIS G4404标准HD21B热作模具钢：高温耐磨耗性。

　　HD21B是一种空冷硬化型热作模具钢，淬透性很好，在中温具有较好的热强性、抗 化性、高的韧性的耐磨性，具有良好的耐冷热疲劳性能、加工性、热处理性能和抛光性能。

　　HD21B化学成分

　　碳C 0.32-0.40

　　硅Si 0.80-1.20

　　锰 Mn 0.20-0.50

　　铬Cr 4.50-5.50

　　钼Mo 1.00-1.60

　　钒V 0.20-0.50

　　钨W1.00-1.60

　　磷 P 0.03

　　硫 S 0.010以下

　　HD21B特点：具有良好的耐热性，在较高温度时具有较好的强度和硬度，高的耐磨性和韧性，良好的热疲劳性能。优良的综合力学性能和较高的抗回火稳定性。

　　(一)高耐磨性

　　合金成分的作用

　　HD21B模具钢中含有特定的合金元素，如铬(Cr)、钨(W)等。铬元素能形成硬度极高的碳化铬(Cr₇C₃)，这种碳化物弥散分布在钢的基体中，就像微小的耐磨颗粒。钨元素也有助于形成硬质相，增强模具钢的耐磨性。

　　例如，在与被加工材料的摩擦过程中，这些硬质相可以承受较大的摩擦力，减少模具钢基体的磨损。

　　耐磨性在实际应用中的体现

　　在冲压模具方面，如果用于对金属板材进行冲压加工，特别是对硬度较高的金属板材，HD21B模具钢的高耐磨性能够保证模具刃口在多次冲压后依然保持锋利，从而确保冲压件的尺寸精度和质量。在注塑模具中，当注塑含有玻璃纤维等增强材料的塑料制品时，也能有效抵抗增强材料对模具的磨损。

　　(二)良好的热疲劳性能

　　微观结构与热疲劳性能的关系

　　HD21B模具钢的微观结构经过优化，其合金元素的配比有助于提高热疲劳性能。在热作模具的工作过程中，模具会经历反复的加热和冷却循环。HD21B模具钢中的合金元素能够抑制微观结构的热应力损伤。

　　例如，镍(Ni)等元素(如果存在)可以提高钢的韧性，使得模具在热循环过程中能够更好地抵抗因热胀冷缩产生的应力，减少裂纹的产生。

　　热疲劳性能在热作模具中的意义

　　在压铸模具和热锻模具等热作模具中，良好的热疲劳性能是至关重要的。以压铸模具为例，在压铸铝、镁合金时，模具要在短时间内经历从高温到低温的多次循环。HD21B模具钢的良好热疲劳性能可确保模具在长期使用过程中不会因为热疲劳而出现过早开裂或变形，从而延长模具的使用寿命。

　　(三)较好的淬透性

　　影响淬透性的因素

　　HD21B模具钢中的合金元素对其淬透性有重要影响。例如，锰(Mn)、铬(Cr)等元素能够提高钢的淬透性。这些元素在淬火过程中，能够使钢在冷却过程中形成均匀的马氏体组织。

　　较大的淬透性意味着模具在淬火时，能够在较大的截面范围内获得均匀的组织和性能。

　　淬透性在模具制造中的优势

　　在制造大型模具时，较好的淬透性尤为重要。对于大型的冲压模具或热作模具，由于模具尺寸较大，如果淬透性不好，模具内部和表面的组织和性能会有较大差异。而HD21B模具钢的较好淬透性可以保证在淬火处理后，整个模具的硬度、韧性等性能均匀一致，提高模具的整体质量。

　　二、HD21B模具钢的用途

　　(一)冲压模具

　　厚板冲压模具

　　HD21B模具钢适合用于制造对厚金属板材进行冲压的模具。由于其高耐磨性，在冲压厚板时，模具刃口能够承受较大的压力和摩擦力。例如，在建筑行业中，对厚钢板进行冲压成型制作结构件的模具可以采用HD21B模具钢。

　　批量生产冲压模具

　　对于需要进行批量生产的冲压模具，HD21B模具钢也是一个不错的选择。其耐磨性可以保证在长时间、大量的冲压操作过程中，模具的性能稳定，减少维修和更换模具的频率，从而提高生产效率和降低成本。

　　(二)注塑模具

　　高填充注塑模具

　　在注塑含有高比例填充材料(如大量玻璃纤维或矿物质填充剂)的塑料制品时，HD21B模具钢的高耐磨性可以有效应对填充材料对模具的磨损。例如，在制造一些工程塑料制件，如汽车零部件中的塑料结构件等的注塑模具可以使用HD21B模具钢。

　　多腔注塑模具

　　对于多腔注塑模具，由于需要同时注塑多个塑料制品，模具的工作强度较大。HD21B模具钢的较好的淬透性和良好的热疲劳性能可以保证模具在长时间工作过程中性能稳定。例如，在制造小型塑料制品(如塑料瓶盖等)的多腔注塑模具中可以考虑使用HD21B模具钢。

　　(三)热作模具

　　压铸大型部件模具

　　HD21B模具钢在压铸大型铝、镁合金部件的模具中有应用价值。由于其良好的热疲劳性能，在压铸大型部件时，模具能够承受多次热循环而不易出现疲劳裂纹。例如，在压铸汽车发动机缸体等大型部件的模具中可以使用HD21B模具钢。

　　热锻复杂形状部件模具

　　在热锻模具方面，对于锻造复杂形状的部件，HD21B模具钢的较好淬透性可以保证模具在淬火处理后具有均匀的性能。其良好的热疲劳性能也能使模具在热锻过程中抵抗热应力的破坏。例如，在锻造汽车曲轴等复杂形状部件的热锻模具中可以采用HD21B模具钢。