热锻模具在高温、高压、高冲击的极端工况下服役，其早期失效不仅严重影响生产效率，还会显著增加制造成本。其中，开裂、塌边与氧化剥层被公认为热锻模具早期失效的三大元凶。
一、开裂
1. 失效机理
开裂通常表现为表面微裂纹扩展为宏观裂纹，最终导致模具断裂。其根本原因是热疲劳与机械疲劳的耦合作用：
热疲劳：模具反复受热与冷却，产生交变热应力，引发热裂纹。
机械疲劳：金属坯料变形时对模具施加巨大冲击载荷，造成局部塑性变形累积，诱发裂纹萌生。
2. 主要诱因
模具材料韧性不足或存在冶金缺陷；热处理不当；冷却系统设计不合理，温差过大；预热不充分或润滑不良，加剧热冲击。
3. 防控策略
选用高热强性、高韧性的热作模具钢（如H13、可瑞得CH307）；优化热处理工艺；控制预热温度并采用梯度冷却；改进模具结构设计，避免应力集中。
二、塌边
1. 失效机理
塌边指模具刃口或凸模边缘在高温高压下发生塑性流动，导致几何形状失真、尺寸超差。本质是高温软化和局部超载的结果。
在锻造温度下，模具表层硬度下降，若局部应力超过材料屈服强度，即发生不可逆塑性变形。
2. 主要诱因
模具工作温度过高，超出材料热稳定性范围；锻造载荷集中于边缘区域；材料高温强度不足或回火抗力差；润滑不良导致摩擦热积聚，局部过热。
3. 防控策略
采用高回火稳定性钢种（如可瑞得CH302）；优化模具几何设计；强化冷却系统，控制模具表面温度≤550℃；使用高效高温润滑剂。
三、氧化剥层
1. 失效机理
在高温循环服役中，模具表面与空气中的氧反应生成氧化皮。由于氧化层与基体热膨胀系数不同，在热循环中产生剪切应力，导致氧化皮剥落。剥落后暴露出的新鲜金属再次氧化，形成“氧化—剥落—再氧化”的恶性循环，造成表面材料持续损失，甚至诱发次表面裂纹。
2. 主要诱因
工作环境暴露于富氧气氛；模具表面温度频繁跨越氧化加速区间；材料抗氧化元素含量不足；表面粗糙或存在微裂纹，加速氧化渗透。
3. 防控策略
提高模具钢中Cr含量以形成致密Cr₂O₃保护膜；采用表面改性技术：如渗氮、PVD/CVD涂层；控制锻造节拍，减少空烧时间；在非工作面喷涂隔热/抗氧化涂层。
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