热作模具是我国模具工业需求面广，性能要求特别苛刻的一类模具。因为它工作时常接触炽热的金属或液态金属，除承受高的单位压力和冲击载荷外，还承受急剧的周期性温度变化。因此，要求模具钢具有高抗热塑性变形能力、高韧性、高抗热疲劳、良好的抗热烧蚀性。热作模具钢碳的质量分数一般为0.3%-0.6%,还加人Cr、Mo、W、Si、Mn、V等合金元素，以提高钢的各种性能。根据工作条件，热作模具钢可分为三大类：热锤锻模具钢，热挤压、热镦锻及精锻模具钢，压铸模用钢。

热作模具钢通常以退火状态供给，但由于需经锻造加工，为消除加工应力、 细化晶粒、降低硬度以及便于切削加工，因而锻后尚需进行退火处理。

1.热锤锻模退火工艺

用于热锤锻模的钢主要有5CrMnMo、5CrNiMo、5Cr2NiMoV、5CrNiW钢等。这类钢锻后通常进行完全退火或等温退火。

2.热挤压模具及压铸模具的退火工艺

热挤压模具在锻后需经良好的球化退火，以改善组织，消除内应力，降低硬度，为最终热处理作好组织准备。

对于3Cr2W8V、5Cr4W5Mo2V等钢还可采用快速球化退火工艺。该工艺由一次加热油淬（温度可为淬火温度）和二次加热（850-870℃)后随炉冷却两个工序组成。工艺特点是在两次加热时不需保温和等温时间，只需均温即可，炉冷的冷却速度可在较大的范围内变化，而对组织和退火的硬度影响不大。快速球化退火后，组织均匀，可避免链状碳化物的出现。此外，为获得均匀的圆、细碳化物分布，热挤压模具也可采用调质作为预备热处理。

对于中碳高合金、大截面的热挤压模具钢，由于易出现沿晶界链状碳化物，所以在球化退火前，必须用正火给予消除。为确保热挤压模具钢具有良好的耐磨性、韧性和小的热处理畸变倾向，退火后要十分注意碳化物的形状、 大小及分布状态。

目前常用的压力铸造金属大致可分为锌合金、铝合金、镁合金、铜合金和黑色金属等五大类。压铸模具钢的选择首先要根据浇注金属的温度和浇注金属的种类来决定。

压铸锌合金用一般结构钢制的模具寿命已可达20-40万次，用优质模具钢制的模具寿命可高达100万次以上。压铸铝合金、镁合金的模具目前常选用3Cr2W8V, H13和4Cr5MoSiVl钢。铜合金和黑色金属的熔点比较高，压铸温度在950℃以上，模具表面的接触温度也在650℃以上。因此，模具的工作条件相对比较苛刻，一般的钢制模具难以满足生产的要求，需要采用难熔金属为基的合金，如钼基合金、钨基合金等。

压铸模用钢与热挤压模用钢基本相同，其退火工艺可参照热挤压模的退火工艺。

3.退火质量控制

热作模具钢退火时宜缓慢加热，退火的质量主要取决于加热和冷却。热作模具钢中因含有较多组元的合金元素，因而退火温度较高，这样有利于锻造后的不平衡组织能充分地转变成奥氏体。但加热温度也不能过高，若加热温度过高，溶于奥氏体中的合金含量增加，退火后硬度较高，不利于切削加工。另外，过高的加热温度也会使奥氏体晶粒粗化，从而增加淬火开裂倾向。

加热保温后，应采用缓慢的冷却。冷却时，均匀的奥氏体除先析出先共析相外，其余将转变成珠光体。转变温度与冷却速度有关，冷却过快，奥氏体的转变温度则降低，转变的珠光体片间距细小，先共析相的数量减少，硬度有所提高。 特别是对于多元合金及合金含量高的钢，由于奥氏体的稳定性增加，在冷却过快时，奥氏体易分解成贝氏体、屈氏体甚至马氏体之类的组织，使钢发生硬化，这不仅造成切削加工困难，而且还会由于冷却中的组织应力促使模具开裂。因此，退火时应严格控制加热和冷却。