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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(yīng)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(kāi)裂傾向；7.脫碳敏感性；8.強(qiáng)度及塑性；9.熱穩(wěn)定性；10.熱疲勞...
1、淬透性：
在選擇和使用模具鋼材時(shí)，淬透性是一個(gè)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(gè)截面淬透或者淬硬層太深，就容易產(chǎn)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(yīng)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(xué)成分、原始組織、奧氏體化的晶粒尺寸和未溶質(zhì)點(diǎn)的作用等，但起主要作用的是鋼的化學(xué)成分。
2、模具鋼材的切削加工性：
在模具鋼材中，過(guò)共析鋼及萊氏體鋼由于過(guò)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(jīng)過(guò)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(zhì)量和磨削時(shí)工件表面生成裂紋的傾向。
4、韌性：
韌性對(duì)于模具鋼材，尤其是在承受沖擊負(fù)荷的條件下是一個(gè)較重要的性能指標(biāo)。工作硬度低于HRC50～55的鋼，韌性較高，可適于結(jié)構(gòu)鋼的缺口沖擊試樣進(jìn)行韌性試驗(yàn)。當(dāng)硬度較高時(shí)，鋼的脆性比較大,一般采用無(wú)缺口沖擊試驗(yàn)。
5、硬度和耐磨性：
工模具磨損的原因，是由于在工作時(shí)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(fù)荷應(yīng)力下發(fā)生變形而失去了尺寸精度。
硬度在一定程度上可以表示對(duì)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(guò)高的硬度會(huì)帶來(lái)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(guān)，也和碳化物本身的硬度有關(guān)。大量細(xì)小均勻的堅(jiān)硬碳化物可以提高鋼的耐磨性；增加鋼的強(qiáng)度與塑性可使碳化物不易剝落，對(duì)耐磨性有利。
6、變形與開(kāi)裂傾向：
對(duì)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(wèn)題。
影響淬火時(shí)工模具變形的主要因素是熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，這些應(yīng)力引起了塑性變形，這種過(guò)程是不可逆的，因而使工件不能恢復(fù)到原來(lái)的形狀。
為了使這些應(yīng)力減小到*小，可以采取以下措施：
①采用分級(jí)加熱、分級(jí)或等溫淬火、淬火前預(yù)冷以及使用冷卻速度緩慢的介質(zhì)，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(jī)加工之前預(yù)先進(jìn)行一次600～700℃（1～3小時(shí)）的高溫回火，以消除加工應(yīng)力，亦可減少淬火后的變形。
④淬火加熱時(shí)，防止工件過(guò)熱，過(guò)熱會(huì)引起晶粒粗大和強(qiáng)度降低，淬火時(shí)工模具容易開(kāi)裂。
⑤淬火冷卻時(shí)，防止淬火時(shí)引起的應(yīng)力超過(guò)斷裂抗力時(shí)導(dǎo)致開(kāi)裂。采用急劇的冷卻介質(zhì)時(shí)，會(huì)在薄的淬透層下存在有很高的拉應(yīng)力，容易使之開(kāi)裂。
7、脫碳敏感性：
模具鋼材表面稍有脫碳就會(huì)對(duì)其性能產(chǎn)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(xué)成分、加熱溫度和加熱介質(zhì)有關(guān)。在合金元素中硅和鉬含量超過(guò)1％時(shí)會(huì)加重脫碳敏感性。
8、強(qiáng)度及塑性：
一些工模具，特別是細(xì)長(zhǎng)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(duì)于含碳量高的模具鋼材的強(qiáng)度試驗(yàn)，一般不采用拉伸試驗(yàn)，而是在彎曲試驗(yàn)時(shí)，測(cè)定強(qiáng)度極限σb和擾度f(wàn)；在扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，測(cè)定破斷時(shí)的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度tb和扭轉(zhuǎn)角ψ，并以f和ψ表示塑性。這些試驗(yàn)可以較明顯地反映熱處理、化學(xué)成分及組織變化的影響。
9、熱穩(wěn)定性：
模具鋼材的熱穩(wěn)定性常用加熱時(shí)能保持硬度值的*高溫度來(lái)表示。在切削速度比較高或重負(fù)荷條件下，工具有時(shí)受熱到比較高的溫度，此時(shí)決定其耐磨性的主要是其熱穩(wěn)定性。對(duì)于高速鋼常使用“紅硬性”一詞以說(shuō)明其熱穩(wěn)定性。
對(duì)于熱作模具鋼有時(shí)直接測(cè)量在熱狀態(tài)下的硬度值以說(shuō)明其熱穩(wěn)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(huì)在表面出現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋（龜裂），這種現(xiàn)象稱(chēng)之為熱疲勞。
熱作模具的表面經(jīng)過(guò)一定次數(shù)的冷、熱循環(huán)而引起的熱應(yīng)力可使其發(fā)生疲勞裂紋，因此鋼的熱膨脹系數(shù)對(duì)熱作模具的熱疲勞有重要的影響。同時(shí)，局部地區(qū)可能因受熱而發(fā)生相變，也會(huì)增加應(yīng)力。相變溫度越高，越不易產(chǎn)生熱疲勞。此外，模具鋼材本身的強(qiáng)度，特別是高溫強(qiáng)度越高，抗熱疲勞裂紋生成的能力也越強(qiáng)。

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