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模具鋼材的性能介紹
模具鋼材的性能介紹
模具鋼材應具備的基本性能：1.淬透性；2.模具鋼材的切削加工性；3.磨削性；4.韌性；5.硬度和耐磨性；6.變形與開裂傾向；7.脫碳敏感性；8.強度及塑性；9.熱穩定性；10.熱疲勞...
1、淬透性：
在選擇和使用模具鋼材時，淬透性是一個重要因素，有些工模具要求有較低的淬透性，這種工模具如果整個截面淬透或者淬硬層太深，就容易產生脆性破壞。另外一些工模具，特別是大尺寸者卻要求有高的淬透性（如果淬透層太薄，在高的應力下，表面容易磨掉，甚至壓陷下去）。
影響高碳模具鋼材淬透性的因素有鋼的化學成分、原始組織、奧氏體化的晶粒尺寸和未溶質點的作用等，但起主要作用的是鋼的化學成分。
2、模具鋼材的切削加工性：
在模具鋼材中，過共析鋼及萊氏體鋼由于過剩碳化物的存在，其切削加工性較亞共析鋼為差。為了取得好的加工性，模具鋼材一般均需經過球化退火，以得到硬度較低的粒狀珠光體組織。
3、磨削性：
磨削性是指磨削后工件的表面質量和磨削時工件表面生成裂紋的傾向。
4、韌性：
韌性對于模具鋼材，尤其是在承受沖擊負荷的條件下是一個較重要的性能指標。工作硬度低于HRC50～55的鋼，韌性較高，可適于結構鋼的缺口沖擊試樣進行韌性試驗。當硬度較高時，鋼的脆性比較大,一般采用無缺口沖擊試驗。
5、硬度和耐磨性：
工模具磨損的原因，是由于在工作時部分金屬由于摩擦而損失掉了，亦可能是由于接觸表面在高的負荷應力下發生變形而失去了尺寸精度。
硬度在一定程度上可以表示對塑性變形的抗力。高的硬度是保持高的耐磨性的必要條件。但是，過高的硬度會帶來脆性和增加缺口敏感性。
增加鋼中的碳化物含量可以提高耐磨性，但與碳化物在鋼中的分布有關，也和碳化物本身的硬度有關。大量細小均勻的堅硬碳化物可以提高鋼的耐磨性；增加鋼的強度與塑性可使碳化物不易剝落，對耐磨性有利。
6、變形與開裂傾向：
對于工模具而言，特別是一些精度要求較高的工模具，特別需要注意變形的問題。
影響淬火時工模具變形的主要因素是熱應力和組織應力，這些應力引起了塑性變形，這種過程是不可逆的，因而使工件不能恢復到原來的形狀。
為了使這些應力減小到*小，可以采取以下措施：
①采用分級加熱、分級或等溫淬火、淬火前預冷以及使用冷卻速度緩慢的介質，都有可能減少變形。
②減少鋼中碳化物的偏析。
③淬火前，在機加工之前預先進行一次600～700℃（1～3小時）的高溫回火，以消除加工應力，亦可減少淬火后的變形。
④淬火加熱時，防止工件過熱，過熱會引起晶粒粗大和強度降低，淬火時工模具容易開裂。
⑤淬火冷卻時，防止淬火時引起的應力超過斷裂抗力時導致開裂。采用急劇的冷卻介質時，會在薄的淬透層下存在有很高的拉應力，容易使之開裂。
7、脫碳敏感性：
模具鋼材表面稍有脫碳就會對其性能產生**影響，首先是使其表面硬度降低，減少耐磨性。
模具鋼材的脫碳敏感性和鋼的化學成分、加熱溫度和加熱介質有關。在合金元素中硅和鉬含量超過1％時會加重脫碳敏感性。
8、強度及塑性：
一些工模具，特別是細長形狀的工模具的破壞形式常常不是由于磨損而是由于斷裂。
對于含碳量高的模具鋼材的強度試驗，一般不采用拉伸試驗，而是在彎曲試驗時，測定強度極限σb和擾度f；在扭轉試驗時，測定破斷時的扭轉強度tb和扭轉角ψ，并以f和ψ表示塑性。這些試驗可以較明顯地反映熱處理、化學成分及組織變化的影響。
9、熱穩定性：
模具鋼材的熱穩定性常用加熱時能保持硬度值的*高溫度來表示。在切削速度比較高或重負荷條件下，工具有時受熱到比較高的溫度，此時決定其耐磨性的主要是其熱穩定性。對于高速鋼常使用“紅硬性”一詞以說明其熱穩定性。
對于熱作模具鋼有時直接測量在熱狀態下的硬度值以說明其熱穩定性。
10、熱疲勞：
一些熱作模具，特別是壓鑄模和熱壓模等，由于工作表面不斷受熱和冷卻，會在表面出現網狀裂紋（龜裂），這種現象稱之為熱疲勞。
熱作模具的表面經過一定次數的冷、熱循環而引起的熱應力可使其發生疲勞裂紋，因此鋼的熱膨脹系數對熱作模具的熱疲勞有重要的影響。同時，局部地區可能因受熱而發生相變，也會增加應力。相變溫度越高，越不易產生熱疲勞。此外，模具鋼材本身的強度，特別是高溫強度越高，抗熱疲勞裂紋生成的能力也越強。

編　　輯：日加金屬制品（上海）有限公司技術部
題　　目：模具鋼材的性能介紹
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