【正文】 紋向內(nèi)部擴(kuò)展時(shí)，每一應(yīng)力循環(huán)的擴(kuò)展量；斷裂韌性反映材料對(duì)已存在的裂紋發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展的抗力。在應(yīng)力恒定的前提下，在一種模具中已經(jīng)存在一條疲勞裂紋，如果模具材料的斷裂韌性值較高，則裂紋必須擴(kuò)展得更深，才能發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展。因此，熱作模具如要獲得高的壽命，模具材料應(yīng)具備高的抗熱疲勞性能、低的裂紋擴(kuò)展速率和高的斷裂韌性值。E 咬合抗力咬合抗力實(shí)際就是發(fā)生“冷焊”時(shí)的抵抗力。試驗(yàn)時(shí)通常在干摩擦條件下，把被試驗(yàn)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(duì)偶摩擦運(yùn)動(dòng)，以一定的速度逐漸增大載荷，此時(shí)，轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)增大，該載荷稱為“咬合臨界載荷”，臨界載荷愈高，標(biāo)志著咬合抗力愈強(qiáng)。A 可加工性——熱加工性能，指熱塑性、加工溫度范圍等；——冷加工性能，指切削、磨削、拋光、冷拔等加工性能。另一方面，通過(guò)提高鋼的純凈度，減少有害雜質(zhì)的含量，改善鋼的組織狀態(tài)，以改善鋼的熱加工和冷加工性能，從而降低模具的生產(chǎn)成本。B 淬透性和淬硬性 淬透性主要取決于鋼的化學(xué)成分和淬火前的原始組織狀態(tài)；淬硬性則主要取決于鋼中的含碳量。對(duì)于熱作模具鋼和塑料模具鋼，一般模具尺寸較大，尤其是制造大型模具，其淬透性更為重要。C 淬火溫度和熱處理變形為了便于生產(chǎn)，要求模具鋼淬火溫度范圍盡可能放寬一些，特別是當(dāng)模具采用火焰加熱局部淬火時(shí)，由于難于準(zhǔn)確地測(cè)量和控制溫度，就要求模具鋼有更寬的淬火溫度范圍。D 氧化、脫碳敏感性 模具在加熱過(guò)程中，如果發(fā)生氧化、脫碳現(xiàn)象，就會(huì)使其硬度、耐磨性、使用性能和使用壽命降低；因此，要求模具鋼的氧化、脫碳敏感性好。其他因素在選擇模具鋼時(shí)，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鋼材的價(jià)格。另外還必須從經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行綜合分析，考慮模具的制造費(fèi)用、工件的生產(chǎn)批量和分?jǐn)偟矫恳粋€(gè)工件上的模具費(fèi)用?？驳聵?lè)（）對(duì)幾種通用型模具鋼的6項(xiàng)主要性能指標(biāo)進(jìn)行了評(píng)分和對(duì)比（見(jiàn)表115），可供選材時(shí)參考。A 下料沖孔模具用鋼主要用于制造對(duì)金屬或非金屬板材進(jìn)行下料、沖孔用的凸模和凹模。在使用過(guò)程中，隨著凹模和凸模的磨損量的增加，其刃部的尖角逐步變?yōu)閳A角，導(dǎo)致薄板下側(cè)產(chǎn)生的拉應(yīng)力降低，薄板厚度方向受到壓縮，增加了被沖裁板料的加工硬化和變形、延遲了板料產(chǎn)生裂紋的時(shí)間，坯料切斷后，其斷口周圍產(chǎn)生毛刺，隨著模具磨損量的增加，工件的毛刺高度增加，當(dāng)毛刺高度超過(guò)規(guī)定要求時(shí)，模具就需要更換或返修。當(dāng)沖壓低硬度的紙板，塑料板，鋁、鎂合金板，銅合金板時(shí)，如果沖裁產(chǎn)品批量不大，可選用碳素工具鋼；批量較多時(shí)，可選用CrWMn、9CrWMn、7CrSiMnMoV等低合金鋼，淬回火硬度為HRC62~64；生產(chǎn)批量達(dá)到100萬(wàn)件，可選用Cr1Cr12MoV、Cr5Mo1V、Cr5Mo1V、7Cr7Mo2V2Si等鋼號(hào)，淬回火硬度為HRC61~63；當(dāng)生產(chǎn)批量超過(guò)100萬(wàn)件時(shí)，可選用高速鋼、超硬高速或硬質(zhì)合金制造模具。對(duì)截面尺寸較大的模具，要選用合金元素含量較高、淬透性好的模具鋼。推薦的沖壓模具用鋼見(jiàn)表116。 表116 薄板下料沖孔模具用鋼的選擇被加工材料生產(chǎn)批量/件103104105106107鋁、鎂及銅合金CrWMnCrWMn,Cr5Mo1VCrWMn,Cr5Mo1V,Cr12MoVCr12MoV,Cr12Mo1V1,高速鋼硬質(zhì)合金碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼CrWMnCrWMnCrWMnCr12MoV1硬質(zhì)合金鐵素體不銹鋼 奧氏體不銹鋼CrWMn,Cr5Mo1VCrWMn,Cr5Mo1V,Cr12Cr12,Cr12MoV,Cr12Mo1V1Cr12Mo1V1,高速鋼硬質(zhì)合金淬回火彈簧鋼(≤HRC52)Cr5Mo1VCr5Mo1V,Cr12,Cr12MoVCr12Mo1V1,Cr12MoV,高速鋼Cr12Mo1V1,高速鋼，粉末高速鋼硬質(zhì)合金變壓器硅鋼Cr5Mo1VCrWMn,Cr12,Cr12MoVCr2,Cr12Mo1V1,高速鋼Cr12Mo1V1,高速鋼粉末高速鋼硬質(zhì)合金紙張等軟材料T8,T10T8,T10T8,T10,Cr5Mo1V,CrWMn,CrWMn,Cr5Mo1V,Cr12,Cr12MoVCr12,Cr12MoV,高速鋼一般塑料板T10,CrWMnCrWMnCr5Mo1V高速鋼硬質(zhì)合金增強(qiáng)塑料板CrWMn,Cr5Mo1VCr5Mo1V,Cr12MoV（氮化）Cr5Mo1V,Cr12MoV(氮化)Cr12,Cr12Mo1V1,高速鋼硬質(zhì)合金B(yǎng) 冷鐓模具用鋼很多緊固件是采用冷鐓模具形成的。要求模具材料具有較高的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。用于生產(chǎn)工件批量不大的冷鐓模具，一般選擇碳素工具鋼或低合金冷作模具鋼，對(duì)模具型腔表面進(jìn)行局部淬火，使型腔表面硬度達(dá)到HRC60左右，而模具心5硬度為HRC35~45左右。淬硬層過(guò)淺，可能造成使用中型腔塌陷；硬化層過(guò)深，可能使模具在使用過(guò)程中出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。為了使模具能承受較高的沖擊載荷，一般采用鑲塊式模具結(jié)構(gòu)。高硬度冷鐓模具鑲塊采用高合金模具材料制造，用冷壓或熱壓法鑲?cè)胪馓祝怪o密接觸，外套對(duì)內(nèi)套造成一定的壓應(yīng)力，以改善模具的服役條件，延長(zhǎng)模具的使用壽命。 表117 Cr5Mo1VT8Cr12MoVT8Cr12MoVT8Cr12Mo1V1,高速鋼T10Cr12MoVT10Cr12Mo1V1T10Cr12Mo1V1T10CPM10VCr2Cr12MoVCr27Cr7Mo3V2SiCr2高速鋼Cr2鋼結(jié)硬質(zhì)合金冷作模具用鋼T10W6Mo5Cr4V2T10高速鋼T107Cr7Mo3V2Si7CrSiMnMoV硬質(zhì)合金7Cr7Mo3V2Si7Cr7Mo3V2Si7CrSiMnMoV C 冷擠壓模具用鋼在冷擠壓過(guò)程中凹模經(jīng)常承受外套的預(yù)壓應(yīng)力和擠壓過(guò)程中的拉伸應(yīng)力，凸模則承受巨大的壓應(yīng)力。另外，模具表面往往會(huì)產(chǎn)生磨損和擠傷，從而造成工件的尺寸、形狀變化，表面粗糙度上升，使得模具失效。擠壓較軟的鋁合金工件用的小型模具，其凹?？梢圆捎锰妓毓ぞ咪撝圃?；擠壓高強(qiáng)度鋁合金、碳素鋼和低合金鋼工件的冷擠壓凹模，一般采用中合金模具鋼制造（如Cr5Mo1V等，硬度為HRC56~58）。良好的潤(rùn)滑條件是減少冷擠壓模具磨損的主要措施。在實(shí)際生產(chǎn)中，潤(rùn)滑條件不當(dāng)將造成冷擠壓模具早期失效。當(dāng)擠壓變形抗力很高的合金鋼工件或反擠壓大型環(huán)形的工件時(shí)，也可以采用硬質(zhì)合金制造冷擠壓凸模的鑲塊，凸模的外套一般選用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼制造（熱處理硬度為HRC55~58）。冷擠壓拉伸模具用鋼見(jiàn)表119。沖壓成形模具鋼的選用要根據(jù)成形工件的生產(chǎn)批量、工件的材料和厚度、形狀、尺寸、要求的精度等情況來(lái)決定。軟的、薄的和強(qiáng)度低的工件成形壓力低、磨損少。對(duì)于小型沖壓成形模具，一般多采用高合金模具鋼Cr12MoV或Cr12Mo1V1鋼制造（硬度為HRC58~62）。對(duì)于大型工件沖壓用的大型模具，凸模往往采用Cr12MoV或Cr12Mo1V1鋼制造（硬度為HRC58~62），凹模本體用鑄鐵制造，僅在容易磨損處采用淬硬的Cr5Mo1V，Cr12MoV，Cr12Mo1V1鋼的鑲塊。生產(chǎn)形狀復(fù)雜的、較厚工件的模具可采用高一檔的模具鋼；而形狀簡(jiǎn)單、較薄的工件的成形模具，可選擇低一檔的模具材料。近幾年來(lái)發(fā)展的鋼結(jié)硬質(zhì)合金、粉末高合金耐磨鋼，如空冷高耐磨粉末模具鋼CPM10V（%C，%Cr，%V，%Mo）具有高耐磨性和高韌性，是很有發(fā)展前途的冷作模具材料，用以制造模具鑲塊。環(huán)氧樹脂金屬聚脂鋅合金環(huán)氧樹脂金屬聚脂鋅合金合金鑄鐵合金鑄鐵7CrSiMnMoV鑲塊鑄鐵Cr5Mo1V鑲塊鋁、銅、黃銅低177。鋅合金鋅合金合金鑄鐵Cr5Mo1V，Cr12MoV鑲塊合金鑄鐵Cr12MoV鑲塊NiCr不銹鋼無(wú)無(wú)環(huán)氧樹脂鋅合金鋅合金合金鑄鐵合金鑄鐵Cr5Mo1V鑲塊Cr12MoV，Cr12Mo1V1鑲塊NiCr不銹鋼，耐熱鋼低177。鋅合金鋅合金合金鑄鐵合金鑄鐵Cr12Mo1V1（氮化）鑲塊合金鑄鐵Cr12Mo1V1（氮化）鑲塊E 拉深模具用鋼拉深模具是使金屬薄板在凸模和凹模之間被拉伸變形，形成與凸模形狀近似的杯狀工件。模具的使用壽命與被拉深薄板的材質(zhì)、厚度，模具的尺寸、形狀、材質(zhì)、硬度、表面狀態(tài)、制造工藝、拉深變形程度、潤(rùn)滑方式等有關(guān)。并根據(jù)需要，對(duì)部分模具表面進(jìn)行鍍鉻或氮化處理，以防咬合。推薦的拉伸模具鋼見(jiàn)表1111。 表1111 軟鋼薄板減薄拉深模具用鋼選擇工件拉伸減薄率/%生產(chǎn)批量/件103104105106拉①深凸模25T8，T10CrWMnCr5Mo1VCr5Mo1V，Cr12MoV，7Cr7Mo3V2Si25~35T8，T10Cr5Mo1V Cr5Mo1VCr12，Cr12MoV35~50CrWMnCr5Mo1VCr5Mo1VCr12，Cr12Mo1V1，7Cr7Mo3V2SiCr12，Cr12Mo1V150Cr12MoV，Cr12Mo1V1 Cr12，Cr12MoV，Cr12Mo1V1Cr12，Cr12Mo1V1，7Cr7Mo3V2SiCr12Cr12Mo1V1，高速鋼拉深凹模25T8，T10CrWMnCrWMnCr5Mo1V，Cr12MoV25~35T8，T10CrWMn，Cr5Mo1VCr5Mo1V，Cr12MoVCr12，Cr12MoV35~50CrWMnCr5Mo1V，Cr12MoVCr12，Cr12MoVCr12Cr12MoV50Cr5Mo1V，Cr12，Cr12MoVCr12，Cr12Mo1V1Cr12，Cr12Mo1V1Cr12，Cr12Mo1V1 ① 為便于脫模，凸?？蛇M(jìn)行鍍鉻或氮化處理。 在壓印加工過(guò)程中，工件坯料和模具間的相對(duì)滑動(dòng)量較小，模具的失效主要是由于磨損和型面凹陷、龜裂等原因。 當(dāng)壓印模具尺寸不大，生產(chǎn)工件批量較小時(shí)，可采用碳素工具鋼作為模具材料；當(dāng)模具尺寸較大、形狀復(fù)雜時(shí)或生產(chǎn)工件批量大，或進(jìn)行不銹鋼等難變形材料的壓印時(shí)，則可分別選用低合金冷作模具鋼、空淬微變形鋼和Cr5Mo1V、Cr12MoV、Cr12Mo1V7Cr7Mo3V2Si等中高合金冷作模具鋼或高速鋼制造，熱處理硬度為HRC59~61。粉末高速鋼和高合金粉末冶金模具鋼也可以用作長(zhǎng)壽命壓印模具鑲塊材料。 用于熱模鍛壓力