模具钢材质
强度特性
(1)强度是模具钢的主要技术指标,在高应力的影响下,磨具应具有足够的强度,以保持其形状和规格不变。室温环境下冷作模具钢的一般强度保持不变HRC根据其工作性质,热作模具钢一般保持在60左右HRC40~55范畴。对于同一钢种,在一定的硬度值范围内,强度与变形抗力正相关;但在具有相同硬度值的钢种中,塑性变形抗力可能有明显差异。
(2)红硬性 热作模具在高温条件下工作,要求保持其组织和特性的稳定性,然后保持良好的强度,称
为红硬。碳工具钢和低合金工具钢一般可在180~250℃铬钼热作模具钢在环境温度下保持这50~600℃在环境温度下保持这种特性。钢的红硬完全取决于钢的化学成分和热处理方法。
(3)抗压抗拉强度和抗压弯曲强度 磨具在使用中往往会受到高强度的压力和弯曲作用,因此规定模具材料应具有一定的抗拉强度和抗弯强度。在许多情况下,抗压试验和抗弯试验的条件接近模具的具体工作性能(例如,测量的模具钢的抗压抗拉强度更符合冲孔工作中的变形抗力)。抗弯试验的另一个特点是应变量**值大,能灵敏地反映不同钢种在各种热处理和组织条件下的变形抗力差异。
韧性
在操作过程中,磨具承受冲击载荷,规定模具钢具有一定的韧性,以减少使用中断裂、崩刃等方式的破坏。
磨具钢的化学成分、晶粒度、纯度、渗碳体和夹杂物的总数、外观、尺寸和分布,以及磨具钢的热处理机制和热处理后获得的合金成分,都对钢的韧性造成了一定的危害。特别是钢的纯度和热处理变形对其横向韧性的危害更为明显。钢的韧性和强度耐磨性通常相互冲突。因此,应科学选择钢的化学成分,选择合理的精细、热处理和热处理方法,使模具材料的耐磨性、强度和韧性达到更佳协调。
在一次冲击环节中,试件在所有破裂环节中吸收总能量。但许多工具在各种工作性质下疲劳断裂,因此,常规断裂韧性不能充分反映模具钢的断裂性能。正在选择几次冲击破裂功率或多次断裂寿命和疲劳寿命等实验技术。
耐热疲惫
热服务环境中,热作模具钢除了承受负荷的周期性变化外,还具有高温和周期性的冷热效应。因此,在评论热作模具钢的破裂抗性时,应注意材料的热机械疲劳断裂特性。热机械疲劳是一种综合性能指标,包括热疲劳性能、机械疲劳裂纹扩展速度和冲击韧性。
热疲劳性能反映了热疲劳裂纹萌发前材料的工作寿命、耐热疲劳性强的材料、热疲劳裂纹的热循环;机械疲劳裂纹的扩展速度反映了每个应力循环的扩展;冲击韧性反映了材料对现有裂纹的不平衡扩展。冲击韧性强的材料,如果裂纹想要产生不平衡的扩展,必须在裂纹顶部有足够强的应力强度因子,即必须有较大的裂纹长度。在应力稳定的前提下,磨具中存在疲劳裂纹。如果模具材料的冲击韧性值较高,裂纹必须扩展得更深,才能产生不平衡的扩展。
换句话说,耐热疲劳性取决于疲劳裂纹萌发前的使用寿命;裂纹的扩展速度和冲击韧性可以确定裂纹萌发后亚临界扩展的使用寿命。因此,为了获得较强的使用寿命,模具材料应具有较强的耐热疲劳性、较低的裂纹膨胀速度和较强的冲击韧性值。
耐热疲劳性能指标可以用萌发热疲劳裂纹的热循环数,也可以用一定热循环后的数量、平均深度或长度来衡量。
耐磨性
确定磨具使用寿命的主要因素通常是模具材料的耐磨性。磨具在工作中承受很大的压应力和摩擦力,规定磨具在明显的摩擦下仍能保持其尺寸精度。模具损伤通常有三种类型:机械磨损、氧化磨损和熔化损伤。为了提高模具钢的耐磨性,不仅要保持模具钢的强度,还要保证钢中渗碳体或其他硬化相的组成、外观和遍布。对于在轻载、快速损坏环境下使用的磨具,规定模具钢表面形成薄、致密、附着力好的氧化膜,保持润滑,减少磨具与工件之间的粘合、焊接等熔化损坏,减少磨具表面氧化,导致氧化磨损。因此,模具的工作性能对钢的损坏危害很大。
耐磨性可以通过模拟试验方法测量相对的耐磨指数,作为不同成分和机构状态下耐磨水平的参数。为了显示各种钢种的耐磨用寿命,反映各种钢种的耐磨水平;实验应该是Cr12MoV钢为依据(=1)比较。
咬合抗力
咬合阻力实际上是产生冷焊后的阻力。这一特性对模具材料至关重要。在干摩擦环境下,试验工具钢试件和咬合材料(如奥氏体钢)进行稳定对偶摩擦运动,以一定速度逐渐扩大负载,然后扩大距离,称为咬合临界负荷,临界负荷越大,咬合阻力越高。
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