【正文】 形成一定量的碳化物；對于需要抗沖擊的高強(qiáng)韌性冷作模具，%~%，以保證模具獲得足夠的韌性。可磨削性：對砂輪及冷卻條件不敏感，不易發(fā)生磨傷和磨裂。（冷鐓、冷擠壓、冷沖）影響疲勞破壞的因素很多，如冶金質(zhì)量（化學(xué)成分的均勻性，硫、磷含量，鋼中夾雜物的含量、碳化物的均勻程度）、硬度、表面缺陷、表面應(yīng)力狀態(tài)、組織缺陷咬合 當(dāng)沖壓材料與模具表面接觸時，在高壓摩擦下，潤滑油膜破壞時，被沖壓件金屬“冷焊”在模具型腔表面形成金屬瘤，從而在成型工件表面畫出道痕。但這些指標(biāo)僅反映模具的表面或內(nèi)部不存在任何 裂紋時的靜載斷裂抗力。是工件在沖擊載荷作用下抵抗產(chǎn)生裂紋的特性。使用性能：硬度：是衡量材料軟硬程度的性能指標(biāo)。 滿足使用性能要求 ：1. 耐磨性 2. 強(qiáng)韌性 3. 疲勞斷裂性能 4. 高溫性能 5. 抗熱疲勞性能 6. 耐蝕性對一些特殊條件下工作的工件，則必須根據(jù)要求考慮到材料的物理化學(xué)性能。氧化、脫碳敏感性 影響硬度、耐磨性、使用性能和使用壽命降低，防止：真空熱處理、可控氣氛熱處理、鹽浴熱處理等。 材料費(fèi)用一般占10%～20%，而機(jī)械加工、熱處理、裝配和管理費(fèi)用占80%以上。該性能對于模具材料較重要。 4. 耐磨性 是模具在工作中承受相當(dāng)大的壓應(yīng)力和摩擦力，要求模具能夠在強(qiáng)烈摩擦下仍保持其尺寸精度。對于模具來說則是整個型面或各個部位在服役過程中抵抗拉伸力、壓縮力、彎曲力、扭轉(zhuǎn)力或綜合力的能力。1. 硬度表示了鋼對變形和接觸應(yīng)力的抗力，而且是很容易測定的一種性能，同時硬度與強(qiáng)度也有一定關(guān)系，可通過二者的換算關(guān)系得到材料硬度值。（2）方法： 化學(xué)熱處理、表面淬火、表面涂覆、離子注入、噴丸強(qiáng)化及堆焊等 （1）模具材料的影響 （2）模具結(jié)構(gòu)的影響 （①模具幾何形狀的影響/②模具間隙的影響/③結(jié)構(gòu)形式的影響）(3) 模具制造工藝的影響（①鍛造工藝的影響 ②加工工藝的影響 ③熱處理工藝的影響 (4)模具工作條件和使用維護(hù)的影響 （①被加工材料的影響 ②沖壓設(shè)備特性的影響 ③潤滑條件的影響 ）第二章模具材料的性能要求：（ 冷沖壓模具、 冷擠壓模具、 熱作模具、其他模具材料）冷沖壓模具：要求其材料具有高的強(qiáng)度，良好的塑性和韌性，高的硬度及耐磨性。 模具的熱處理：模具的熱處理一般包括預(yù)先熱處理和最終熱處理（1）預(yù)先熱處理包括退火、正火和調(diào)質(zhì)目的：改善模具材料的組織結(jié)構(gòu)，消除缺陷，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備；消除應(yīng)力；降低硬度，改善切削加工性能。冶金質(zhì)量（不好，則易淬裂或早期破壞）4。塑料模具的服役條件和失效形式 ：（1）腐蝕 （2）磨損 （3）變形 （4) 開裂模具的質(zhì)量：包括模具的尺寸精度、表面光潔度和模具壽命三個方面。：通過觀察分析零件（特別是失效源周圍）顯微組織構(gòu)成情況，如組織組成物的形態(tài)、粗細(xì)、數(shù)量、分布及其均勻性等，辨析各種組織缺陷及失效源周圍組織的變化，對組織是否正常作出判斷。在較低溫度使用是易出現(xiàn)疲勞斷裂： 在較低的循環(huán)應(yīng)力作用下，工作一段時間后，由裂紋緩慢擴(kuò)展，最后發(fā)生斷裂的現(xiàn)象a、疲勞裂紋的萌生和擴(kuò)展萌生：表面不均勻處，晶界，夾雜物，第二相，尺寸過渡處，加工刀痕，磨損溝 痕。點(diǎn)腐蝕集中于局部，呈尖銳小孔、晶間腐蝕發(fā)生于晶粒邊界或其近旁斷裂失效模具在工作中出現(xiàn)較大裂紋或部分分離而喪失正常服役能力的現(xiàn)象。影響因素：材料性質(zhì)（塑性、晶體結(jié)構(gòu)）、材料硬度、表面壓力。磨粒磨損：配合表面之間在相對運(yùn)動過程中，因外來硬顆?；虮砻嬗餐贵w的作用而造成表面損傷（被犁削形成溝槽）的磨損稱為磨料（粒）磨損。1. 變形失效： 彈性變形失效 、塑性變形失效 2. 斷裂失效 ：塑性斷裂失效 、低應(yīng)力脆斷失效 、疲勞斷裂失效、蠕變斷裂失效、應(yīng)力腐蝕斷裂失效 3. 表面損傷失效 ：磨損失效 、表面疲勞失效 、腐蝕失效 。一般出現(xiàn)在模具使用初期，正常失效是模具使用一段時間后，由緩慢塑性變形、均勻磨損或疲勞破壞而出現(xiàn)的失效。有色金屬及其合金。第一章 模具材料的分類:冷作模具材料 。熱作模具材料。鋼結(jié)硬質(zhì)合金。零件失效評定：1零件完全破壞，不能繼續(xù)工作。磨損由于模具表面相對運(yùn)動，而從模具的接觸表面逐漸失去物質(zhì)的現(xiàn)象 。影響因素：磨粒的形狀和大小、硬度和磨具材料硬度的比值、模具和工件的表面應(yīng)力。防止：選擇與工件材料互溶性小的材料、加潤滑劑（減少摩擦系數(shù)）、表面強(qiáng)化處理（減少摩擦系數(shù)）疲勞磨損：在循環(huán)應(yīng)力下，兩接觸面相互運(yùn)動時產(chǎn)生的表面金屬疲勞剝落的現(xiàn)象。斷裂分類：斷裂性質(zhì) （脆性斷裂/韌性斷裂）；按斷裂機(jī)理（一次性斷裂/疲勞斷裂）按斷裂路徑（沿晶斷裂/穿晶斷裂/混晶斷裂） 1 一次性斷裂：模具在承受很大變形歷或沖擊載荷作用下，產(chǎn)生裂紋并迅速擴(kuò)展所形成的脆性斷裂。擴(kuò)展：在循環(huán)應(yīng)力作用下已形成的裂紋便沿著主滑移面向模具材料內(nèi)部擴(kuò)展。：：檢查分析失效零件 的應(yīng)力分布、承載能力以及脆斷傾向等。影響模具使用壽命的基本因素 ： ；材料對壽命的影響：1。熱處理工藝（決定最終的組織和性能，挖掘材料潛力） 不正確的機(jī)加工可能在以下三個方面導(dǎo)致模具早期失效: ①不當(dāng)切削，形成尖銳圓角或圓角半徑過小時常常造成應(yīng)力集中，使模具早期失效。（2）最終熱處理，淬火+回火 目的：獲得最終的使用性能。冷擠壓模具：要求其材料具有高強(qiáng)度、高韌性、高淬透性以及良好的耐磨性、熱穩(wěn)定性和切削加工性。可按硬度范圍劃定模具類別，如高硬度（52～60HRC），一般用于冷作模具。 3. 韌性是模具承受著沖擊載荷，為了減少在使用過程中的折斷、崩刃等形式的損壞的能力，韌性是模具鋼的一種重要性能指標(biāo)，它決定了材料在沖擊試驗力作用下對破裂的抗斷能力。 5. 抗熱疲勞性能 熱作模具鋼在服役條件下除了承受載荷的周期性變化之外，還受到高溫及周期性的急冷急熱的作用，抗熱疲勞性能反映材料在熱疲勞裂紋萌生之前的工作壽命。試驗時通常在干摩擦條件下，把被試驗的工具鋼試樣與具有咬合傾向的材料（如奧氏體鋼）進(jìn)行恒速對偶摩擦運(yùn)動，以一定的速度逐漸增大載荷，此時，轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)增大，該載荷稱為“咬合臨界載荷”，咬合臨界載荷愈高，標(biāo)志著咬合抗力愈強(qiáng)。1. 可加工性：熱加工性能（熱塑性、加工溫度范圍等）； 冷加工性能（切削、磨削、拋光、冷拔等）；特種加工（如電火花加工）2. 熱處理工藝性 淬透性主要取決于鋼的化學(xué)成分。在選擇模具鋼時，除了必須考慮使用性能和工藝性能之外，還必須考慮模具鋼的通用性和價格。 二是工藝性能原則 ——材料的工藝性能應(yīng)滿足模具生產(chǎn)工藝的要求。 滿足工藝性能要求 ：（1）良好的可鍛性 （2）良好的退火工藝性 （3）良好的切削加工性 （4）較小的氧化、脫碳敏感性 （5）良好的淬硬性 （6）良好的淬透性 （7）較低的淬火變形開裂傾向 （8）良好的可磨削性滿足經(jīng)濟(jì)性要求 ： （模具材料的通用性）: (可變成本 （生產(chǎn)成本）/固定成本 /制造廠利潤 )b. 使用成本 (維護(hù)費(fèi) 維修費(fèi) /保險費(fèi) /折舊費(fèi) )資源及環(huán)境因素: 1. 三章冷作模具：冷態(tài)下完成對金屬或非金屬材料進(jìn)行塑性變形的模具。鋼的硬度主要決定于其化學(xué)成分和組織。影響韌性的因素主要是鋼的成分、組織和冶金質(zhì)量。影響強(qiáng)度的因素較多。關(guān)鍵應(yīng)提高材料抗粘著磨損的能力。熱處理工藝性：包括淬透性、回火穩(wěn)定性、脫碳傾向性、過熱敏感性、淬火變形和開裂的傾向性。 合金化特點(diǎn)：加入強(qiáng)碳化物形成元素，以獲得足夠的合金碳化物，提高淬透性和回火穩(wěn)定性以達(dá)到耐磨和強(qiáng)韌性要求。鎢：的一大優(yōu)點(diǎn)是，造成二次硬化，顯著提高鋼的熱硬性；其提高耐磨性和降低鋼的過熱敏感性的作用優(yōu)于鉬釩：主要以V4C3形式存在于鋼中。冷作模具的熱處理特點(diǎn)和組織特點(diǎn)：通常應(yīng)經(jīng)過預(yù)先熱處理和最終熱處理預(yù)先熱處理：球化退火，球化退火后組織：粒狀的P+粒狀的K 目的：降低硬度，改善切削加工性能，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。應(yīng)用： 用于要求變形小、形狀較復(fù)雜的輕載沖裁模。 鍛后K的偏析檢查：要求有高的耐磨性而對其他性能及淬火變形要求不高的模具K偏析控制在5級以下；對一般形狀簡單的沖模，K級別在4級以下，精密模具在3級以下；高韌性細(xì)小模具3級以下，高負(fù)荷、高強(qiáng)度23級(K偏析等級有國家標(biāo)準(zhǔn)）。反復(fù)鍛打，破碎共晶組織中的共晶K、帶狀及網(wǎng)狀K改善K的不均勻性。熱處理：通常在等溫球化退火后采用高淬（1030）+高回（520三次）獲得高耐磨和紅硬性。爐冷至740～760℃，保溫4～6 h，爐冷到500℃以下出爐空冷，硬度≤255HBS。但高速鋼作為冷作模具鋼存在一定的局限性，主要是合金元素消耗達(dá)，價格貴，制造工藝性能差熱處理工藝復(fù)雜，變形難控制五、高強(qiáng)韌性冷作模具鋼典型鋼種：6W6Mo5Cr4V（W6Mo5Cr4V的變種）也稱降碳高速鋼，還有基體鋼和7Cr7Mo2V2Si成分特點(diǎn)：C、V↓，改善了碳化物分布的不均勻性熱加工：按萊氏體鋼的操作要領(lǐng)操作（與高速鋼相似）熱處理：11801200淬火+560580三次回火（）性能：C低，耐磨性稍差，易脫碳，但韌性好。七、抗沖擊冷作模具鋼成分特點(diǎn)：接近合金調(diào)質(zhì)鋼。但耐磨性稍差方法2：亞溫淬火（8008200（堿水）+回火（200280） 組織：F+M+A’ HRC5760，耐磨性更好。九、硬質(zhì)合金（金屬陶瓷） 金屬陶瓷是以金屬氧化物(如Al2O3,ZrO2等)或金屬碳化物(如TiC,WC,TaC,NbC等)為主要成分,再加入適量的金屬粉末(如Co,Cr,Ni,Mo等)通過粉末冶金方法制成,具有金屬某些性質(zhì)的陶瓷.鎢鈷類硬質(zhì)合金：由碳化鎢和鈷組成,常用代號有YG3,YG6,YGYG1YGYG25等。選材：根據(jù)產(chǎn)品形狀和尺寸、被沖材料性質(zhì)、工作載荷大小、失效形式、生產(chǎn)批量大小、模具成本。 ： 凸模必須承受強(qiáng)烈的沖擊力，對模具壽命要求不高或輕載的冷鐓模凸模――可采9SiCr，T10A，Cr12MoV，GCr15，60Si2Mn鋼制造；凹模――可采用T10A，Cr12MoV，GCr15鋼制造。 (3)復(fù)雜冷作模具： 鍛造→球化退火→機(jī)械粗加工→高溫回火或調(diào)質(zhì)→機(jī)械加工成型→ 鉗修裝配。 (2)為保護(hù)鋼的表面質(zhì)量，加熱介質(zhì)應(yīng)予重視，所以普遍采用控制氣氛爐、真空爐等先進(jìn)加熱設(shè)備和方法，鹽浴加熱應(yīng)充分凈化。 (6)冷作模具鋼價格昂貴，冷作模具工件加工復(fù)雜、周期長、制造成本高、不宜返修。對模具用鋼的強(qiáng)度要求可以根據(jù)被拉深材料的強(qiáng)度和板材的厚度來決定，拉深件批量的大小及形狀也應(yīng)予以考慮。 要求冷鐓模具有高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨和足夠的韌性。 熱作模具用鋼的成分特點(diǎn)、熱處理特點(diǎn)及組織特點(diǎn)：成分特點(diǎn)：~%，還加入Cr、Mo、W、Si、Mn、V等合金元素，以提高鋼的淬透性和高溫 性能。熱錘鍛模鋼： 服役條件 性能要求1）反復(fù)冷、熱龜裂、熱疲勞 ↑熱疲勞抗力→↑A1，↓硬度是有利的；2）表層溫度~500℃,沖擊力大 ↑熱強(qiáng)性\韌度→高溫回火；→ 消除回脆,整體性能好；3）強(qiáng)烈摩擦磨損 ↑模具高溫耐磨性4）模具尺寸比較大 淬透性好，導(dǎo)熱性好成分：C：~%，以保證一定硬度和沖擊韌度。 Mo（W）最重要的作用是↓↓鋼的回火脆性. 所以，不但熱錘鍛模鋼都含有Mo元素，其他熱作模具鋼也都用Mo（W）合