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模具的力學(xué)性能要求--常規(guī)力學(xué)性能

模具材料的性能是由模具材料的成分和熱處理后的組織所決定的。模具鋼的基本組織是由馬氏體基體以及在基體上分布著(zhù)的碳化物和金屬間化合物等構成。

模具鋼的性能應該滿(mǎn)足某種模具完成額定工作量所具備的性能，但因各類(lèi)模具使用條件及所完成的額定工作量指標均不相同，故對模具性能要求也不同。又因為不同鋼的化學(xué)成分和組織對各種性能的影響不同，即使同一牌號的鋼也不可能同時(shí)獲得各種性能的最佳值，一般某些性能的改善會(huì )損失其他的性能。因而，模具工作者常根據(jù)模具工作條件及工作定額要求選用模具鋼及最佳處理工藝，使之達到主要性能最優(yōu)(yōu)，而其他性能損失最小的目的。

對各類(lèi)模具鋼提出的性能要求主要包括：硬度、強度、塑性和韌性等。

模具的力學(xué)性能要求--硬度

硬度表征了鋼對變形和接觸應力的抗力。測硬度的試樣易于制備，車(chē)間、試驗室一般都配備有硬度計，因此，硬度是很容易測定的一種性能，而且硬度與強度也有一定關(guān)系，可通過(guò)硬度強度換算關(guān)系得到材料硬度值。按硬度范圍劃定的模具類(lèi)別，如高硬度（52～60hrc），一般用于冷作模具，中等硬度（40～52hrc），一般用于熱作模具。

鋼的硬度與成分和組織均有密切關(guān)系，通過(guò)熱處理，可以獲得很寬的硬度變化范圍。如新型模具鋼012al和cg－2可分別采用低溫回火處理后硬度為60～62hrc，采用高溫回火處理后硬度為50～52hrc，因此可用來(lái)制作硬度要求不同的冷、熱作模具。因而這類(lèi)模具鋼可稱(chēng)為冷作、熱作兼用型模具鋼。

模具鋼中除馬氏體基體外，還存在更高硬度的其他相，如碳化物、金屬間化合物等。表l為常見(jiàn)碳化物及合金相的硬度值。

表1 各種相的硬度值

相 硬度hv

鐵素體 約100

馬氏體：ω c 0.2% 約530

馬氏體：ω c 0.4% 約560

馬氏體：ω c 0.6% 約920

馬氏體：ω c 0.8% 約980

滲碳體(fe 3 c) 850～1100

氮化物 1000～3000

金屬間化合物 500

模具鋼的硬度主要取決于馬氏體中溶解的碳量（或含氮量），馬氏體中的含碳量取決于奧氏體化溫度和時(shí)間。當溫度和時(shí)間增加時(shí)，馬氏體中的含碳量增多馬氏體硬度會(huì )增加，但淬火加熱溫度過(guò)高會(huì )使奧氏體晶粒增大，淬火后殘留奧氏體量增多，又會(huì )導致硬度下降。因此，為選擇最佳淬火溫度，通常要先作出該鋼的淬火溫度—晶粒度—硬度關(guān)系曲線(xiàn)。

馬氏體中的含碳量在一定程度上與鋼的合金化程度有關(guān)，尤其當回火時(shí)表現(xiàn)更明顯。隨回火溫度的增高，馬氏體中的含碳量在減少，但當鋼中合金含量越高時(shí)，由于獼散的合金碳化物折出及殘留奧氏體向馬氏體的轉變，所發(fā)(fā)生的二次硬化效應越明顯，硬化峰值越高。