1.低合金變形模具鋼
這類鋼的合金化各國都以Cr-Ni或 Cr-Mn為主加入合金元素Mo或Ti。目前國內(nèi)仍廣泛使用Cr-Ni或 Cr-Mn系統(tǒng)的低合金變形模具鋼，其典型鋼中為5CrNiMo和54NiMo它的化學成分和熱處理類似調(diào)質(zhì)鋼,一般工廠在淬火時為防止模具變形和開裂，出油溫度不敢壓的很低，一般在200℃左右。此時僅略低于該鋼種的Ms點,因而只有模具表面獲得一層馬氏體組織中,心部仍處于過冷奧氏體狀態(tài),為了防止模具開裂一般,又及時轉(zhuǎn)入380～540℃的 回火爐中及時回火，這樣心部的過冷奧氏體有可能在回火過程中轉(zhuǎn)變?yōu)樯县愂象w組織，沖擊韌性較差。因而，造成國內(nèi)鍛模壽命普遍不高，不超過 3000 件，其失效方式是開裂，塑性變形和龜裂。
為了提高這類鋼制熱鍛模的使用壽命，故采用復合等溫熱進行處理是行之有效的辦法。該方法首先在160～200℃ 硝鹽中分級停留使其發(fā)生部分馬氏體轉(zhuǎn)變，然后再轉(zhuǎn)入 280～300℃ 硝鹽中等溫 2～3 小時，經(jīng)過這樣處理后的組織，由馬氏體、下貝氏體、殘余奧氏體組成，然后取出空冷，再根據(jù)所須硬度在規(guī)定溫度下回火。這樣處理后心部主要獲得回火下貝氏體組織與上貝氏體相比在硬度相同的情況下，鋼的韌性得到顯著提高。此外淬火加熱溫度提高到 880～900℃，使得淬火后馬氏體形態(tài)有所改變，板條結(jié)構(gòu)的馬氏體比例增加，淬硬度增加，經(jīng)過如此處理后鍛模壽命可以大幅度提高。
2.我國研制的無Ni、Cr低合金熱變形模具鋼
我國有關(guān)單位研制了符合我國資源以Si-Mn為基礎的無鎳鉻低合金變形模具鋼5SiMnMoV和5CrMnSiMoV分別代替5CrNiMo和5CrMnMo這類鋼具有良好的高溫疲勞強度和較好的淬透性，其中以5CrMnSiMoV為代表的大中型鍛模鋼，具有良好的淬透性、較高的強度、硬度、耐磨性和良好的沖擊韌性。其抗回火穩(wěn)定性和疲勞性都比 5CrNiMo 鋼好，但塑性和沖擊韌性比 5CrNiMo 鋼低，但基本能滿足要求，因此在大中型鍛模中完全可以使用。
3.高合金變形模具鋼
3Cr2W8V作為我國最典型和使用最廣泛的高合金熱變形模具鋼，是Cr-W型系列的代表性鋼種，被廣泛用作熱擠壓模和Cu.A1合金的壓鑄模，這種鋼熱穩(wěn)定性高，熱強度好，使用溫度達650℃，但導熱性低，抗熱疲勞性差，已逐漸被Cr-Mo系列熱作模具鋼所取代。因此，在壓鑄模，鍛模近幾年廣泛采用H11（4Cr5MoVSi）或H13（4Cr5MoV1Si）。但3Cr2W8V仍是我國廣泛被采用高合金熱鋼模，更為重視的是我國廣大熱處理工作者圍繞著其高溫強度、沖擊韌性和斷裂韌性進行了多種熱處理工藝方面的改進。
3.1 細化碳化物的預先熱處理
3Cr2W8V雖碳含量是0.3％左右，但屬于過共析鋼，基本組織為索氏體加碳化物，為使合金碳化物達到細、均、元，使熱處理后鋼具有高的強刃性，常規(guī)退火工藝是達不到的。
(1) 高溫固容淬火快速均勻球化法。鋼經(jīng)1200℃奧氏體淬油，冷卻到400～500℃取出再經(jīng)730～750℃短時等溫的空冷。
(2) 高溫淬火——高溫等溫快速勻細球化法。鋼經(jīng)1020～1100℃ 均溫油冷，再重新加熱到 840～900℃均溫后不保溫隨即爐冷，硬度 Hb210 左右，碳化物為0.4～0.9um，碳化物顆粒均細小。
3.2 強韌化熱處理
(1) 高溫淬火+高溫回火。用1150℃加熱淬火后經(jīng)660～680℃×2～3次回火，能顯著提高3Cr2W8V鋼的強刃性和熱疲勞抗力等性能。作者曾對自行車左右曲柄熱鍛模采用上述工藝經(jīng)高溫1150℃加熱淬火后，用井式氣體滲炭爐660～680℃加入少量甲醇和煤油進行保溫。兩次回火處理后模具使用壽命成倍提高。
(2) 高溫淬火+低溫回火（620～640℃）。對于壓陷形式失效的熱作模具，可以提高其硬度，提高熱強度和耐磨性，用1150℃淬火后用620～640℃回火的強刃化處理工藝。作者曾在摩托車零件的精鍛模采用次工藝，使用效果較好。模具的耐磨性曾加。
(3) 低溫淬火。用于承受強烈沖擊負荷，模具因刃性不足而導致早期脆斷的，可適當降低淬火加熱溫度，提高處理后鋼的沖擊刃性和塑性。
(4) 等溫淬火。得到的馬氏體+下貝氏體為主的復合淬火組織，模具經(jīng)此處理后，具有良好的強韌性和多沖負荷下較低的裂紋敏感性，裂紋的擴展速率低等優(yōu)點。作者曾對柴油機進排氣門閥桿熱鍛模處理中采用過此工藝，1130℃加熱油冷1-1.5分轉(zhuǎn)入350～380℃硝鹽爐等溫1.5小時，取出空冷，再經(jīng)600℃兩次回火，處理后硬度Rc45-48.
4Cr5MoVSi(H11)和4Cr5MoV1Si，（H13）是Cr-Mo系列的代表性鋼種，是我國目前近20年內(nèi)使用較廣泛的另一類型的熱變形模具鋼，此鋼在中溫（600℃）下具有良好的熱強性，高沖擊刃性和冷熱疲勞性能。在許多國家廣泛用于壓鑄模和壓力機的熱鍛模，H13用于壓鑄模、H11用于熱鍛模。由于Cr、Si等合金元素的加入，鋼的抗氧化性能良好，沒有 W 的加入。則合金碳化物的偏析小，碳化物顆粒小，V 能細化晶粒。此鋼熱處理特點是預先組織的處理，因合金度高，成份偏析大，預先進行1150℃擴散退火，最好是擴散退火到正火能反復幾次，其目的是使組織均勻。此點還沒有引起人們的足夠重視。另一點應引起熱處理工作者重視的是H13鋼的過冷奧氏體在珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)孕育期較長，在400～600℃之間極為穩(wěn)定，為分級淬火創(chuàng)造了有利條件，但Cr-Mo鋼在貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域的穩(wěn)定性較差；同時此區(qū)的穩(wěn)定性與鋼的奧氏體化加熱溫度有關(guān)。一些資料表明，直徑為φ200mm 的 H13 如采用1020℃加熱油冷將出現(xiàn)貝氏體組織，若采用1070℃加熱保溫則同樣直徑以內(nèi)保證不出現(xiàn)貝氏體組織。如果淬火組織中存在貝氏體，在高溫回火將沿著條狀的α相晶界析出碳化物，并在該處聚集長大，使鋼的沖擊刃性降低，出現(xiàn)“貝氏體脆性”，為此將淬火組織中的貝氏體量限制在10％以下。
