鍛造模具材料的物理性能知識
在模具使用溫度(室溫至最高工作溫度)范圍內(nèi)具有良好的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷面收縮率、延伸率、沖擊韌性和硬度等力學(xué)性能的匹配。
1)抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度
不同類型的模具對鍛造模具材料所要求的力學(xué)性能具體指標(biāo)有所側(cè)重，同時(shí)不應(yīng)僅考慮室溫力學(xué)性能而忽視更重要的實(shí)際工作溫度的性能指標(biāo);切忌追求盲目脫離實(shí)際的全面高指標(biāo)。例如：在冷鍛變形抗力極高的難變形合金鍛件時(shí)，當(dāng)模具承受的應(yīng)力超過鍛造模具材料在使用溫度下的抗拉強(qiáng)度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致模具開裂報(bào)廢;如果模具承受的應(yīng)力超過鍛造模具材料在使用溫度下的屈服強(qiáng)度時(shí)，則會(huì)引起模具塌陷等永久變形，導(dǎo)致鍛件超差。在這種條件下，就要選擇抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度高的鍛造模具材料，一般，鍛造模具材料的抗拉強(qiáng)度應(yīng)大于應(yīng)承受應(yīng)力的30%以上。
2)沖擊韌性、斷面收縮率和延伸率
由于鍛造模具材料的沖擊韌性指標(biāo)的選擇與鍛造載荷性質(zhì)密切相關(guān)，因此，對于鍛錘和螺旋壓力機(jī)等沖擊載荷設(shè)備使用的模具，如果鍛造模具材料的沖擊韌性低，模具有可能發(fā)生開裂而報(bào)廢;在這種條件下，就要選擇沖擊韌性高的鍛造模具材料。
對于斷面收縮率和延伸率高的鍛造模具材料，可以在出現(xiàn)微小裂紋的情況下繼續(xù)使用，而不致于很快就破裂，因此，在抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和硬度指標(biāo)許可條件下，盡可能地提高其斷面收縮率和延伸率。
3)硬度
鑒于硬度除了與強(qiáng)度指標(biāo)有對應(yīng)關(guān)系外，還與模具的耐磨性密切相關(guān)，在沖擊韌性、斷面收縮率和延伸率等指標(biāo)許可條件下，盡可能地提高其硬度(或耐磨性)。鍛模硬度和紅硬性是鍛模材料的重要性能，模具在高溫下工作應(yīng)能保持其形狀和尺寸不發(fā)生變化。
眾所周知，同一個(gè)鍛造模具材料的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、硬度和斷面收縮率、延伸率、沖擊韌性之間存在著相互矛盾的關(guān)系，如果提高前者，必須要犧牲后者，這就需要根據(jù)具體模具的實(shí)際工作環(huán)境來選擇相應(yīng)的性能匹配。
必須指出，材料的硬度在一定程度不但可以反映強(qiáng)度水平，而且硬度和耐磨性有著甘種對應(yīng)關(guān)系，一般硬度高的材料，其耐磨性也好，因此，許多鍛造模具材料通常只簡單地規(guī)定對硬度的要求。
2.疲勞性能
鍛造模具材料的疲勞性能包括機(jī)械疲勞和冷熱疲勞兩種。熱作模具長期在高機(jī)械載荷至零機(jī)械載荷及200℃～600℃溫度區(qū)間交替循環(huán)，這兩種脈沖的加載和卸載所造成應(yīng)力的疊加，久而久之，模膛表面會(huì)萌生出微裂紋;微裂紋進(jìn)一步發(fā)展就會(huì)加速模具磨損、產(chǎn)生碎塊，從而導(dǎo)致模具失效，所以要求鍛造模具材料應(yīng)該具有良好的抗機(jī)械疲勞和抗冷熱疲勞性能。
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