模具材料考试要点

第一章模具材料与热处理概述
1.模具失效：模具丧失了正常的工作能力，不能通过一般的修复方法使其重新服役的现象。

2.模具失效的症状（分类）(书P5)
⏹过量变形失效
⏹表面损伤失效
⏹断裂失效
3.模具的主要失效形式及机理
(1)磨损失效
⏹磨粒磨损——工件表面的硬突出物和外来硬质颗粒在加工时刮擦模
具表面，引起模具表面材料脱落的现象。

措施：
1。

提高模具硬度，可以提高抵抗磨粒嵌入的能力，有利于减少磨损。

2．对模具进行表面处理，可以提高模具耐磨性。

3．使用过程中及时清洁，可以减少磨粒侵入的机会，减少磨损。

⏹粘着磨损——两个金属表面的微凸部分在局部高压下产生局部粘结
(固相粘着)，使材料从一个表面转移到另一表面或撕下作为磨料留在
两个表面之间，这一现象称为粘着磨损。

1.选择与工件互溶性小的模具材料，可降低粘着磨损量
2.润滑剂减少直接接触，提高抗粘着磨损能力。

3.表面处理改变表面的互溶性质和结构，尽量避免同种金属的相互摩
擦，降低粘着磨损。

⏹疲劳磨损——两个接触面作滚动或滚动滑动复合磨擦时，在交变接
触压应力作用下，使材料表面疲劳而产生材料损失的现象称为表面
疲劳磨损。

1.降低接触应力，可采用润滑的方法
2.表面喷丸、滚压产生残余压应力，是提高疲劳强度的有效手段。

(2)断裂失效----机械零件因断裂（特别是突然断裂）而产生的失效称为断裂失
效。

断裂失效的形式有多种，常见的主要有塑性断裂、脆性断裂、疲劳断裂及蠕变
失效断裂等。

(3)塑性变形失效----是外加应力超过零件材料的屈服极限时发生明显的塑性变
形(永久变形) 。

现象：塌陷、镦粗、弯曲等
措施：提高材料的屈服强度：
合金化
热处理
形变强化
(4)疲劳磨损
模具的性能要求
1.常规力学性能要求：
硬度：表征钢对变形和接触应力的抗力。

强度：钢材抵抗变形和断裂的能力。

塑性：断后伸长率δ和断面收缩率Ψ。

韧性：在冲击试验力作用下对破裂的抗断能力。

2、特殊性能要求
热稳定性：表征钢在受热过程中保持金相组织和性能的稳定能力。

钢的热稳定性用回火保温4h，硬度降到45HRC时的最高加热温度表示。

回火稳定性：随回火温度升高，材料的强度和硬度下降快慢的程度，也称回火抗力或抗回火软化能力。

通常以钢的回火温度-硬度曲线来表示，硬度下降慢，表示回火稳定性高或回火抗力大。

热疲劳抗力及断裂韧度：表征材料热疲劳裂纹萌生前的工作寿命和萌生后的扩展速率。

热疲劳通常以20-750℃条件下反复加热冷却时所发生裂纹的循环次数或当循环一定次数后测定裂纹长度来确定。

断裂韧度则表征了裂纹失稳扩展抗力，断裂韧度高，则裂纹不易发生裂纹扩展。

高温磨损与抗氧化性能：高温磨损是热作模具失效的主要形式之一。

同时，模具要求有一定的抗氧化性能。

耐磨性能：冷作模具服役时，被成型的坯料会沿着模具表面既滑动又流动，在模具与坯料间产生很大摩擦力。

这种摩擦力使模具受到切应力作用，在其表面刻出凹凸痕迹，这些痕迹与
坯料不平整表面相咬合，逐渐在模具表面形成机械破损即磨损。

对冷作模具最基本的要求之一就是耐磨性。

包括磨料磨损、粘着磨损、磨蚀磨损和疲劳磨损。

断裂抗力：在一定循环应力下测得的断裂循环次数，或在一定循环次数下导致断裂的载荷来表征的。

抗咬合能力及抗软化能力：表征了模具对发生“冷焊”及承载时因温度升高对硬度、耐磨性的抵抗能力。

3.模具用钢及热处理
模具用钢的分类及主要用途
1）分类
A、按合金元素含量不同：
碳素工具钢、低合金模具钢、中合金模具钢、高合金模具钢；
B、按用途不同：
冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢。

2）用途
A、冷作模具钢：冷冲模、冷镦模、冷挤模、冷拉伸模、拉丝模、滚丝模、冷剪切模
等。

一般Cwt%≥0.7%，甚至达2%，经适当热处理后可获得高硬度（60HRC）并具有良好的耐磨性。

按化学成分、工艺性能及承载能力可以分为：
✓低淬透性冷作模具钢（高碳工具钢）、低变形冷作模具钢（CrWMn 、
9Mn2V等）、微变形模具钢（Cr12M oV ）、高强度冷作模具钢
（W6Mo5Cr4V2等高速钢）、高强韧性冷作模具钢（65Nb等基体
钢）、抗冲击冷作模具钢（9SiCr）、高耐磨冷作模具钢（GM等）、
火焰淬火钢（7CrSiMnMoV）等。

B、热作模具钢：热锻模、热挤压模、热镦模、热冲裁模、压铸模。

热作模具钢C wt%在0.3-0.6%之间，属中碳范围。

按合金元素含量和热处理后的主要性能，热作模具钢可分为：
✓高韧性（5CrNiMo）、高热强性（3Cr2W8V）、高强韧性
（3Cr3Mo3W2V）、特殊用途热模钢（奥氏体耐热钢、马氏体时效
钢、弥散硬化钢）
第二章冷作模具材料
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