模具钢的常规力学性能要求

常用硬度测量方法有以下几种：

1、洛氏硬度（Hr） 是*常用的一种硬度测量法，测量简便、迅速，数值可以从表盘上直接选出。洛氏硬度常用三种刻度，即Hrc、Hra、Hrb。三种刻度所用压头、试验力及适用范围见表1-2。

表1-2 洛氏硬度试验规范

硬度符号 硬度头规格 试验力/L 应用范围

Hrc 120°金刚石圆锥 1471 20~70

Hra 120°金刚石圆锥 588.4 20~88

Hrb φ1.588MM钢球 980.6 20~100

2、布氏硬度（Hb） 用淬火钢球作硬度头，加上一定试验力压人工件表面，试验力卸掉以后测量压痕直径大小，再查表或计算，使得出相应的布氏硬度值Hb。

布氏硬度测试主要用于退火、正火、调质等模具钢的硬度测定。

3、维氏硬度（Hv） 采用的压头是具有正方形底面的金刚石角锥体，锥体相对两面间的夹角为136°，硬度值等于试验力F与压痕表面积之比值。

此法可以测试任何金属材料的硬度，但*常用于测定显微硬度，即金属内部不同组织的硬度。

三种硬度大致有如下的关系：Hrc≈1/10HB，hv≈Hb（当＜400HBS时）

模具钢的常规力学性能要求——强度

强度即钢材在服役过程中，抵抗变形和断裂的能力。对于模具来说则是整个型面或各个部位在服役过程中抵抗拉伸力、压缩力、弯曲力、扭转力或综合力的能力。

衡量钢材强度常用的方法是进行拉伸试验。拉伸试验是在拉伸试验机上进行的，试棒需按规定的标准制备，拉伸过程中在记录纸上绘出拉伸力F与伸长量Δl之间的关系图，即所谓的拉伸曲线图，分析拉伸曲线图就可以得出金属的强度指标。对于在压缩条件下工作的模具，还经常给出抗压强度。

对于模具钢，特别是含碳量高的冷作模具钢，因塑性很差，一般不用抗拉强度而是以抗弯强度作为实用指标。抗弯试验甚至对极脆的材料也能反映出一定的塑性。而且，弯曲试验产生的应力状态与许多模具工作表面产生的应力状态极相似，能比较**地反映出材料的成分及组织因素对性能的影响。

在拉伸曲线图上有一个特殊点，当拉力到达这一点时，试棒在拉力不增加或有所下降情况下发生明显伸长变形，这种现象称为屈服。这时的应力称为这种材料的屈服点。而当外力去除后不能恢复原状的变形，这部分变形被保留下来，成为长久变形，称为塑性变形。屈服点是衡量模具钢塑性变形抗力的指标，也是*常用的强度指标。对模具材料要求具有高的屈服强度，如果模具产生了塑性变形，那么模具加工出来的零件尺寸和形状就会发生变化，产生废品，模具也就失效了。

模具钢的常规力学性能要求——塑性

淬硬的模具钢塑性较差，尤其是冷变形模具钢，在很小的塑性变形时即发生脆断。衡量模具钢塑性好坏，通常采用断后伸长率和断面收缩率两个指标表示。

断后伸长率是指拉伸试样拉断以后长度增加的相对百分数，以Δ表示。断后伸长率Δ数值越大，表明钢材塑性越好。热模钢的塑性明显高于冷模钢。

断面收缩率是指拉伸试棒经拉伸变形和拉断以后，断裂部分截面的缩小量与原始截面之比，以Ψ表示。塑性材料拉断以后有明显的缩颈，所以Ψ值较大。而脆性材料拉断后，截面几乎没有缩小，即没有缩颈产生，Ψ值很小，说明塑性很差。

模具钢的常规力学性能要求——韧性

韧性是模具钢的一种重要性能指标，韧性决定了材料在冲击试验力作用下对破裂的抗断能力。材料的韧性越高，脆断的危险性越小，热疲劳强度也越高。对于衡量模具脆断倾向，冲击韧度试验具有重要意义。

冲击韧度是指冲击试样缺口处截面积上的冲击吸收功，而冲击吸收功是指规定形状和尺寸的试样在冲击试验力一次作用下折断时所吸收的功。冲击试验有夏比U形缺口冲击试验（试样开成U形缺口）、夏比V形缺口冲击试验（试样开成V形缺口）以及艾式冲击试验。

影响冲击韧度的因素很多。不同材质的模具钢冲击韧度相差很大，即使同一种材料，因组织状态不同、晶粒大小不同、内应力状态不同冲击韧度也不相同。通常是晶粒越粗大，碳化物偏析越严重（带状、网状等），马氏体组织越粗大等都会促使钢材变脆。温度不同，冲击韧度也不相同。一般情况是温度越高冲击韧度值越高，而有的钢常温下韧性很好，当温度下降到零下20~40℃时会变成脆性钢。

为了提高钢的韧性，必须采取合理的锻造及热处理工艺。锻造时应使碳化物尽量打碎，并减少或消除碳化物偏析，热处理淬火时防止晶粒过于长大，冷却速度不要过高，以防内应力产生。模具使用前或使用过程中应采取一些措施减少内应力。