【正文】 提高潤(rùn)滑油的粘度，在潤(rùn)滑油中加入某些添加劑，使其在接觸表面形成不易破壞的油膜，可減輕接觸疲勞損傷過(guò)程。 （ 3）表面粗糙度和潤(rùn)滑條件 減少模具表面冷熱加工缺陷，降低表面粗糙度值，可以有效地增加其接觸疲勞壽命，尤其當(dāng)接觸應(yīng)力高時(shí)收效更為顯著。 （ 2）材料的組織狀態(tài) 接觸疲勞裂紋多起源于非金屬夾雜物、粗大的碳化物及其他薄弱的組織組成物，因而鋼的冶金質(zhì)量和熱處理組織的均勻性對(duì)其接觸疲勞強(qiáng)度有很大影響。當(dāng)模具的沖擊載荷較大時(shí)，上述指標(biāo)均可取下限值。因而，為了提高材料的接觸疲勞強(qiáng)度，就應(yīng)保證材料的切斷抗力，兼顧正斷抗力，即材料應(yīng)具有適當(dāng)高的硬度。其主要因素是材料的硬度和組織狀態(tài)以及模具的表面粗糙度和潤(rùn)滑條件等。而當(dāng)不存在潤(rùn)滑油時(shí)，則又會(huì)使摩擦加劇、溫度升高，更是大幅度地降低接觸疲勞壽命。微裂擴(kuò)展至一定程度后，被裂紋包圍的一小塊金屬在外力作用下折斷脫落，表面留下一個(gè)扇面形凹坑，即疲勞麻點(diǎn)。在切應(yīng)力的反復(fù)作用下，該處接近表面的材料首先發(fā)生塑性變形，產(chǎn)生加工硬化，最后在與表面成小于 45176。角的斜截面上出現(xiàn)最大切應(yīng)力 τ45且在距表面很小的深度上，τ45出現(xiàn)最大值。在這一過(guò)程中，摩擦、磨損、氧化和溫度等都會(huì)對(duì)之產(chǎn)生較大影響。 接觸疲勞可以看作是應(yīng)力比 R＝ ∞的脈動(dòng)壓縮疲勞，也存在 σN曲線，而且對(duì)碳鋼、合金鋼、青銅、輕合金等許多材料都有明顯的接觸疲勞極限。模具，尤其是承受沖擊的模具，其工作表面的某些區(qū)域受較高接觸應(yīng)力的周期作用，經(jīng)過(guò)一定的周次后，在這些區(qū)域中產(chǎn)生深度不同的小片或小塊狀剝落，造成表面上針狀或豆?fàn)畎伎樱辄c(diǎn)），這就是接觸疲勞損壞。 防止氣蝕磨損的主要措施，是選用不易燃燒的冷卻潤(rùn)滑介質(zhì)和添加劑。這種氣蝕溝痕不僅影響模具的尺寸精度和表面質(zhì)量，也可成為疲勞斷裂的裂源。在模具工作過(guò)程中，若使用易燃性潤(rùn)滑劑對(duì)模具進(jìn)行潤(rùn)滑冷卻，在接觸高溫坯料時(shí)，潤(rùn)滑劑就會(huì)快速燃燒放出大量氣體，并在瞬間產(chǎn)生很高的壓力，該壓力作用于模具表面并對(duì)表面產(chǎn)生沖刷作用。 ◆ 在工藝上，采用表面形變強(qiáng)化處理，如表面滾壓、擠孔等，采用改變表面層成分和性能的表面處理，如滲碳、滲氮、氮碳共滲、滲硫、電鍍鎘等，均能提高抗咬蝕能力。 ◆ 在設(shè)計(jì)上，要防止過(guò)渡配合模具零件間的松動(dòng)，如增加配合壓力、提高加工精度等；還要盡量減少過(guò)渡配合處的應(yīng)力集中，如在過(guò)渡配合附近開設(shè)圓滑過(guò)渡的卸荷臺(tái)階和卸荷槽等。 d l圖 1 2 8 微 動(dòng) 磨 損 示 意 圖177。這種磨損稱為 微動(dòng)磨損，又稱咬蝕 。 （ 2）微動(dòng)磨損 模具的嵌合部位或過(guò)盈配合處（見圖 128)，在循環(huán)載荷或振動(dòng)的作用下，雖然不產(chǎn)生宏觀的相對(duì)位移，但卻產(chǎn)生微小（ 2～ 20μm）的相對(duì)滑動(dòng)，在配合面上有氧化物磨損粉末產(chǎn)生，而且不易向外排出。 材料對(duì)氧化磨損的抗力取決于氧化膜的性質(zhì)及其與金屬基體的結(jié)合力，也取決于材料表層的塑性變形抗力。氧化膜如此反復(fù)形成又反復(fù)脫落就造成了表面材料的不斷耗損。在大氣中，金屬表面總覆蓋著一層氧化膜。模具中的腐蝕磨損主要包括氧化磨損、微動(dòng)磨損和氣蝕磨損。 為了提高壓鑄模的抗腐蝕、抗粘模性能，可對(duì)之進(jìn)行涂層處理、滲氮處理和氮碳共滲，為了提高熱作模具的抗氧化性，可對(duì)之進(jìn)行滲鉻或滲鋁處理，為了提高塑料模具的耐蝕性，可采用表面電鍍鉻，化學(xué)鍍 NiP合金或直接采用不銹鋼制造模具。 1． 3． 3． 3 腐蝕和腐蝕磨損的防護(hù) 1．腐蝕及防護(hù) 模具的腐蝕損傷常見于受高溫氧化或受金屬液侵蝕的熱作模具，以及受腐蝕性氣體侵蝕的某些塑料模具。 ◇ 摩擦表面光滑和良好的潤(rùn)滑可有效地減少粘著磨損，因而應(yīng)根據(jù)摩擦副的具體情況，選擇利于表面吸附的潤(rùn)滑劑及添加物，使形成的油膜不易被破壞。 ◆ 當(dāng)摩擦速度低時(shí)，熱點(diǎn)溫度也低 （＜ 250℃ ）， 氧的擴(kuò)散速度也低，摩擦表面所形成的薄而致密的氧化膜會(huì)阻礙金屬間的粘合，磨損量較小， ◆ 當(dāng)摩擦速度稍高時(shí)，熱點(diǎn)溫度升高，氧化膜也變得易于破碎，從而使粘著磨損量急劇增加，其磨損率的極大值發(fā)生在熱點(diǎn)溫度 300℃ 左右時(shí)， ◆ 溫度高于 300℃ 時(shí)，表面開始形成致密的 Fe3O4藍(lán)黑色氧化膜，且與金屬基體結(jié)合牢固，粘著磨損量急劇減少，并在 400℃ 出現(xiàn)磨損率極小值； ◆ 當(dāng)摩擦速度進(jìn)一步提高或坯料本身的溫度很高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致熱點(diǎn)溫度更高，氧化膜的成分和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，質(zhì)地疏松，易產(chǎn)生熱粘著磨損，使磨損率增大。 粘著磨損的磨損率較大，且受外界條件的影響也大。當(dāng)坯料在壓力作用下與模具表面接觸時(shí)，在微觀上首先是表面各凸峰的接觸，其實(shí)際接觸面積遠(yuǎn)小于名義接觸面積。在提高模具基體強(qiáng)韌性的同時(shí)，對(duì)其表面進(jìn)行強(qiáng)化處理，如表面淬火、滲碳、滲氮、氮碳共滲等，都能顯著提高它的耐磨性。在這種情況下，為了提高材料的耐磨性，不僅要求有高的硬度，還要求有較好的韌性。這要求模具鋼具有高的硬度和耐磨性，應(yīng)提高鋼中碳和合金元素的含量，并經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚?，使其顯微組織是在高強(qiáng)度的基體上均勻分布有更硬的碳化物或氮化物相。前者是指摩擦副之間的壓力不超過(guò)磨粒的破壞強(qiáng)度，如冷沖裁模刃口的磨損。這種磨損的機(jī)理是：在接觸面上正壓力的作用下，硬質(zhì)粒子或硬材料的微小凸出部分壓入軟材料中，并由于相對(duì)滑動(dòng)產(chǎn)生微切削作用，使得軟材料的體積或重量微量減小，表面出現(xiàn)微切削劃痕。 按照表面損傷的主要原因和機(jī)理的不同，大體上可把它分為磨粒磨損、粘著磨損、腐蝕磨損和接觸疲勞等幾種類型。 1． 3． 3 材料抵抗表面損傷失效的性能指標(biāo) 模具服役時(shí)，其工作表面周期性地受到坯料的壓力和摩擦力的反復(fù)作用，有的還受到坯料或冷卻潤(rùn)滑介質(zhì)的侵蝕，因而會(huì)發(fā)生磨損、接觸疲勞和腐蝕等表面損傷。 6） 腐蝕疲勞破壞有多個(gè)疲勞源，有特殊的多齒狀宏觀斷口特征，并有腐蝕產(chǎn)物存在。 5） 腐蝕疲勞強(qiáng)度對(duì)加載頻率極為敏感，頻率越低，腐蝕疲勞極限和壽命也越低，這對(duì)模具來(lái)說(shuō)是很不利的。一般地說(shuō)，提高材料的強(qiáng)度水平對(duì)腐蝕疲勞抗力不僅沒(méi)有好處，反而將使材料對(duì)腐蝕介質(zhì)更敏感。 3） 腐蝕疲勞的 σN曲線沒(méi)有水平部分，一般均用指定周次下斷裂的應(yīng)力作為條件腐蝕疲勞極限。它既不同于應(yīng)力腐蝕，又不同于普通大氣中的疲勞，其特點(diǎn)如下： 1） 材料發(fā)生腐蝕疲勞在任何腐蝕介質(zhì)中均會(huì)出現(xiàn)，不像應(yīng)力腐蝕有特定的腐蝕介質(zhì)。 在設(shè)計(jì)熱作模具結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意盡量減小應(yīng)力集中和由于溫度梯度過(guò)大所產(chǎn)生的塑性應(yīng)變集中，從而減少熱疲勞開裂。相應(yīng)地，材料熱處理后的硬度過(guò)低或過(guò)高，均影響其熱疲勞抗力。和低周疲勞（應(yīng)變疲勞）相似，在保證一定強(qiáng)度的基礎(chǔ)上提高材料的塑性，才能提高其熱疲勞抗力。因而，材料的熱疲勞性能可用試驗(yàn)測(cè)定的 ΔεpNf曲線來(lái)描述。另外，材料的導(dǎo)熱性能好，利于減小表層和心部的溫度梯度，從而減小對(duì)表層材料脹縮的約束。模具表層的脹縮變形大多受二維約束，呈二向應(yīng)力狀態(tài)。 （ 2）熱疲勞 熱作模具工作表面承受循環(huán)熱負(fù)荷，使得表面材料發(fā)生循