为满足上述性能要求，热变形模具钢都采用合金钢，在化学成分方面碳含量较低，通常在0.30～0.55%范围内，以获得优良的热疲劳性和导热性，同时经热处理后有较好的机械性能。而作为合金元素加入的Gr、W、Mo、V 等四种元素可与碳结合形成特殊碳化物。这些特殊碳化物对热作模具钢的抗回火能力、回火后的硬度和热稳定性有很大的影响。因此在热作模具钢中必须含有Cv、W、Mo、V 等元素。W虽然能提高钢的热强性,但含 W 量过多使热疲劳性敏感性增高，Mo也能提高钢的热强性增加。Mo含量也能降低钢的热疲劳抗力,但如以 Mo 代 W，则在获得相同的热强性的条件下具有较高的抗热疲劳能力。这是目前国内一般压铸模已用含Mo的H11的H13(4G5MoV1Si)替代3G2W8V。但如考虑模具在高温下的热强性和抗变形能力，则3G2W8V优于H13或 H11。一些高温下工作的锻模和精模仍用3G2W8V。
实际应用中的热作模具钢不可能既具有较高的热强性和耐磨性，同时又具备较高的断裂抗力及抗热疲劳能力，然而有些钢可通过不同的热处理工艺分别使它具有不同的特性。因此对于许多现有的热作模具钢不可能只有一种或两种“最佳” 热处理工艺，对于这种模具可能是最佳，对于另一种模具也许并非最佳，甚至是不佳。因此要根据模具的工作条件和失效分析来制定合理的热处理工艺。其次作为热作模具钢来说，因为它的碳含量在0.30～0.55%之间，用不同的淬火加热温度，可使淬火后所得的淬火组织中马氏体的形态有很大的变化。即适当提高中碳含量钢的淬火温度，可使淬火组织中板条马氏结构组织增加，因而增强刚的强韧性，这也是热作模具钢热处理不同之处。
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