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模具钢必须具备的五种性能
来源: | 作者:东启特钢 | 发布时间: 2022-01-13 | 43 次浏览 | 分享到:
模具钢必须具备的五种性能


  模具钢必须具备的五种性能

  

  1.强度性能

  

  (1)硬度:硬度是模具钢的主要技术指标。如果模具想在高应力下保持形状和尺寸不变,就必须有足够的硬度。冷加工模具钢在室温下硬度一般保持在HRC60左右,而热加工模具钢根据其工作条件一般要求保持在HRC40~55。对于同一钢种,在一定的硬度范围内,硬度与抗变形能力成正比;但硬度相同但成分和显微组织不同的钢种,其抗塑性变形能力可能存在明显差异。

  

模具钢


  (2)红硬度:热加工模具在高温下工作,要求保持其组织和性能稳定,从而保持足够的硬度,称为红硬度。碳素工具钢和低合金工具钢通常能在180~250℃的温度范围内保持这种性能,而铬钼热作模具钢一般能在550~600℃的温度范围内保持这种性能。钢的红色硬度主要取决于钢的化学成分和热处理工艺。

  

  (3)抗压屈服强度和抗压抗弯强度:模具在使用过程中经常受到高强度的压力和弯曲,因此要求模具材料要有一定的抗压强度和抗弯强度。在很多情况下,压缩试验和弯曲试验的条件与模具的实际工作条件比较接近(例如,测量的模具钢压缩屈服强度与冲头工作时的抗变形能力非常吻合)。弯曲试验的另一个优点是应变绝对值大,可以灵敏地反映不同钢种之间以及不同热处理和显微组织下的变形抗力差异。

  

  2.韧性

  

  在工作过程中,模具承受冲击载荷。为了减少使用中的破损、碎裂等损伤,要求模具钢具有一定的韧性。

  

  模具钢的化学成分、晶粒尺寸、纯度、数量、形态、碳化物和夹杂物的大小和分布、模具钢的热处理制度以及热处理后的金相组织对钢的韧性有很大的影响。尤其是钢的纯净度和热加工变形对其横向韧性的影响更为明显。钢的韧性、强度和耐磨性往往是矛盾的。因此,需要合理选择钢的化学成分,采用合理的精炼、热加工和热处理工艺,使模具材料的耐磨性、强度和韧性达到最佳协调。

  

  3.耐磨性

  

  决定模具使用寿命的最重要因素往往是模具材料的耐磨性。模具在工作中承受相当大的压应力和摩擦力,这就要求模具在强摩擦力下保持尺寸精度。模具磨损主要包括机械磨损、氧化磨损和熔化磨损。为了提高模具钢的耐磨性,需要保持模具钢的高硬度,并保证钢中碳化物或其他硬化相的成分、形态和分布合理。对于在重载高速磨损条件下使用的模具,要求在模具钢表面形成一层薄而致密、附着力好的氧化膜,以保持润滑,减少模具与工件之间的粘结、焊接等熔化磨损,减少模具表面氧化造成的氧化磨损。因此,模具的工作条件对钢的磨损有很大的影响。

  

  4.抗热疲劳性

  

  在使用条件下,热模具钢不仅要经受载荷的周期性变化,还要经受高温和周期性的淬火和加热。因此,评价热作模具钢的抗断裂性能应关注材料的热机械疲劳断裂性能。机械疲劳是综合性能的指标,包括热疲劳性能、机械疲劳裂纹扩展速率和断裂韧性。

  

  热疲劳性能反映了材料在热疲劳裂纹萌生前的工作寿命。抗热疲劳性高的材料有更多的热循环来引发热疲劳裂纹。机械疲劳裂纹扩展速率反映了热疲劳裂纹萌生后裂纹在锻造压力作用下向内部扩展时各应力循环的扩展量。断裂韧性反映了材料对现有裂纹的不稳定性和扩展的抵抗能力。对于高断裂韧性的材料,如果裂纹要不稳定地生长,裂纹尖端的应力强度因子必须足够高,即裂纹长度必须很大。在应力不变的前提下,模具中已经存在疲劳裂纹。如果模具材料的断裂韧性较高,裂纹必须延伸得更深,才能发生不稳定扩展。

  

  也就是说,热疲劳抗力决定了疲劳裂纹萌生前的那部分寿命;但裂纹扩展速率和断裂韧性可以决定裂纹萌生后发生亚临界扩展的部位的寿命。因此,如果热加工模具要有较长的寿命,模具材料应具有高的抗热疲劳性、低的裂纹扩展速率和高的断裂韧性。

  

  热疲劳抗力指数可以通过引发热疲劳裂纹的热循环次数来测量,或者通过疲劳裂纹的次数和某一热循环后的平均深度或长度来测量。

  

  5.咬合阻力

  

  咬合阻力实际上是冷焊时的阻力。这一特性对于模具材料非常重要。通常在干摩擦条件下,被测工具钢试样与有咬合倾向的材料(如奥氏体钢)进行恒速双摩擦运动,以一定速度逐渐增加载荷。此时扭矩相应增大,称为“咬合临界载荷”。临界负荷越高,咬合阻力越大。


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