模具在我們生活中可能不是很常見(jiàn)，但是由模具制成的產(chǎn)品在我們的生活中隨處可見(jiàn)，小到一支筆，大到汽車、飛機(jī)里的配件絕大部分都是用模具生產(chǎn)而成，基本上只要是有固定形狀，需要大批量生產(chǎn)，都可以用模具來(lái)完成。制品常見(jiàn)的成型方式有注塑模、冷沖、壓鑄等等，每一種模具其生產(chǎn)的條件不一樣，對(duì)模具鋼材的性能要求也不一樣。例如對(duì)于冷沖模具來(lái)說(shuō)，硬度、耐磨性、沖擊韌性是主要指標(biāo)；對(duì)于注塑模具來(lái)說(shuō)，耐磨性能、熱處理變形小、打磨、拋光性能好等等是主要指標(biāo)；對(duì)于熱作模具鋼來(lái)說(shuō)，耐高溫強(qiáng)度、紅硬性、耐沖擊韌性是主要指標(biāo)，每一種性能指標(biāo)都有其特定的測(cè)量方式和單位，而材料性能的好壞，則正是通過(guò)各種技術(shù)指標(biāo)來(lái)體現(xiàn)的，今天，東锜模具鋼材公司就給大家介紹一下材料中常見(jiàn)的重要的性能指標(biāo)：

　　

　　　　1 硬度

　　

　　　　指材料抵抗硬物壓入其表面的能力，實(shí)際用于測(cè)量硬度的硬度計(jì)，使用較多的有洛式硬度計(jì)、里氏硬度計(jì)、布氏硬度計(jì)，每種硬度計(jì)的使用對(duì)工件的厚度、表面光潔度、工件的放置及測(cè)量的部位、點(diǎn)與點(diǎn)之間的間隙等都有不同的要求，不同的硬度計(jì)還有不同的測(cè)量范圍，使用者需要根據(jù)工件的形狀和大致的硬度，選擇合適的硬度計(jì)，并嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求和流程，避免產(chǎn)生人為誤差。例如大家常用的里氏硬度計(jì)，受電力、磁力、工件的厚度、壓頭的磨損情況、材質(zhì)、材料帶狀的方向、材料的彈性、塑性等等因素的影響，所以一般里氏硬度計(jì)測(cè)量結(jié)果只作為參考。另外技術(shù)資料上所公布的預(yù)硬材料的硬度都是指表面硬度，不同材質(zhì)、不同公司的產(chǎn)品心部硬度會(huì)有區(qū)別；

　　

　　　　2 成分

　　

　　　　成分是影響材料性能非常重要的指標(biāo)，其含量都會(huì)明確標(biāo)注并有合理的上下偏差的范圍，以技術(shù)資料公布數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，一般用光譜儀來(lái)測(cè)量。請(qǐng)注意：光譜儀主要是用來(lái)測(cè)量金屬元素，非金屬元素若使用光譜儀測(cè)量，會(huì)產(chǎn)生巨大偏差；

　　

　　　　3 夾雜物

　　

　　　　夾雜物主要有兩個(gè)指標(biāo)：一個(gè)是夾雜物的數(shù)量，一個(gè)是夾雜物的尺寸。可以在金相顯微鏡下按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)級(jí)，夾雜物屬于有害物質(zhì)，會(huì)對(duì)材料不同的性能造成不同程度的影響。拋光、蝕紋、電火花、線切割等加工有可能受夾雜物影響直接導(dǎo)致質(zhì)量異常，要求夾雜物在鋼材中越少越好，越小越好；

　　

　　　　4 組織均勻性

　　

　　　　樣品在金相顯微鏡下腐蝕后可見(jiàn)，不同的材質(zhì)、不同的厚度其對(duì)應(yīng)的評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)一致，但有的材質(zhì)不同厚度級(jí)別要求會(huì)不一樣，組織的不均勻性會(huì)顯著影響到材料的力學(xué)性能、拋光性、蝕紋性、加工性；

　　

　　　　5 耐腐蝕性能

　　

　　　　模具在使用的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的腐蝕，除了跟外界的環(huán)境有關(guān)之外，材料本身的抗腐蝕性能也很重要，主要影響指標(biāo)是成分及夾雜物含量，同時(shí)與材料組織均勻性也有一定關(guān)系，可以通過(guò)失重法來(lái)進(jìn)行測(cè)量；

　　

　　　　6 耐磨性

　　

　　　　主要跟硬度及成分有關(guān)，反映材料抵抗磨損的能力，同時(shí)跟磨擦材料有一定關(guān)系，可以用磨損試驗(yàn)法進(jìn)行測(cè)量；

　　

　　　　7 加工性能

　　

　　　　反映材料在塑性變形的過(guò)程中不發(fā)生破壞的變形能力，分為應(yīng)力狀態(tài)的可加工性及內(nèi)在可加工性兩種，主要與材料的成分、硬度、夾雜物含量、內(nèi)在的微觀組織、硬度、強(qiáng)度、韌性、塑性導(dǎo)熱性等有關(guān)；

　　

　　　　8 導(dǎo)熱性

　　

　　　　就是物質(zhì)傳導(dǎo)熱量的性能，資料上都有明確標(biāo)注，主要是受材質(zhì)的種類及合金含量的影響，純金屬的導(dǎo)熱性大致順序如下：銀>銅>金>鋁>鐵>錫>鉛；

　　

　　　　9 熱膨脹性能

　　

　　　　材料受熱時(shí)隨溫度變化而產(chǎn)生體積變化的性能，資料上有明確標(biāo)注；

　　

　　　　10 燒焊性能

　　

　　　　與碳當(dāng)量有關(guān)，C當(dāng)量[C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]*，從此公式可以看出，影響燒焊性能的主要是碳，其它的合金元素也是有影響的；

　　

　　　　11 沖擊韌性

　　

　　　　反映金屬材料對(duì)外來(lái)沖擊負(fù)荷的抵抗能力，一般有沖擊韌性值或沖擊功來(lái)表示。夾雜物、偏析、氣泡、內(nèi)部裂紋、鋼的回火脆性、晶粒粗化等都會(huì)使沖擊韌性值明顯降低，可以看出，對(duì)于要求高韌性的壓鑄模具來(lái)說(shuō)，原材的質(zhì)量及熱處理的質(zhì)量是相當(dāng)關(guān)鍵的。任何一個(gè)指標(biāo)不好，都會(huì)影響到材料的沖擊韌性，沖擊韌性差的材料裂紋擴(kuò)展速度快，沖擊韌性是壓鑄模具非常重要的技術(shù)指標(biāo)，可用沖擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)量，有無(wú)缺口、V型缺口、U型缺口3種測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)；

　　

　　　　12 彈性

　　

　　　　物體受外力發(fā)生形變，去除外力能回復(fù)原來(lái)外形的能力，也稱為彈性變形；

　　

　　　　13 塑性

　　

　　　　物體受力破壞前承受的更大的塑性變形的能力，也稱為塑性變形，發(fā)生在彈性變形之后，此時(shí)的變形是不可回復(fù)的，塑性變形達(dá)到一定的程度，材料就會(huì)出現(xiàn)裂紋，主要性能指標(biāo)有延伸率和斷面收縮率兩個(gè)指標(biāo)，可用材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)量；

　　

　　　　14 剛性

　　

　　　　材料在外力作用下不發(fā)生變形的能力，也可以理解為抵抗變形的能力，實(shí)際生活中，不存在完全不變形的物體；

　　

　　　　15 楊氏彈性模量

　　

　　　　根據(jù)胡克定律，在物體的彈性限度內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，比值被稱為材料的楊氏模量，它是表征材料性質(zhì)的一個(gè)物理量，僅取決于材料本身的物理性質(zhì)。楊氏模量的大小標(biāo)志了材料的剛性，楊氏模量越大，越不容易發(fā)生形變；

　　

　　　　16 抗拉強(qiáng)度

　　

　　　　材料斷裂前所承受更大的應(yīng)力稱為抗拉強(qiáng)度，反映材料抵抗破壞的能力，可用材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)量，抗拉強(qiáng)度實(shí)際上反映材料更大的承載能力。對(duì)于脆性材料，抗拉強(qiáng)度即是材料的斷裂強(qiáng)度；而對(duì)于韌性材料而言，抗拉強(qiáng)度則不能作為設(shè)計(jì)參數(shù)，因?yàn)樵诖烁髲?qiáng)度之前，工件已出現(xiàn)明顯的變形或者微裂紋，工件已經(jīng)失效；

　　

　　　　17 屈服強(qiáng)度

　　

　　　　反映材料抵抗變形的能力，通常作為固體材料力學(xué)機(jī)械性能的指標(biāo)，是材料的實(shí)際使用極限。超過(guò)屈服強(qiáng)度以后，材料被破壞，無(wú)法正常使用，可通過(guò)材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)量。實(shí)際使用中，因?yàn)閮?nèi)應(yīng)力、結(jié)構(gòu)、表面缺陷、溫度、外應(yīng)力等因素的影響，工件往往未達(dá)到屈服強(qiáng)度就已經(jīng)失效；

　　

　　　　18 可鍛性

　　

　　　　材料有熱塑性，可在加熱的狀態(tài)下進(jìn)行壓力加工，改變形狀而不產(chǎn)生裂紋的性能；

　　

　　　　19 可鑄性

　　

　　　　材料用鑄造的方法獲得合格鑄件的能力，用液體的流動(dòng)性、收縮率及偏析趨勢(shì)來(lái)表示；

　　

　　　　20 疲勞

　　

　　　　在交變應(yīng)力（在工作狀態(tài)中各點(diǎn)隨時(shí)間作周期性的變化的應(yīng)力）的作用下，雖然材料所承受的應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料的屈服點(diǎn)，但經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間后產(chǎn)生裂紋或突然斷裂的現(xiàn)象則稱為疲勞。疲勞實(shí)際上是材料發(fā)生塑性變形而導(dǎo)致的微裂紋，通常在應(yīng)力集中部位產(chǎn)生，與材料的屈服強(qiáng)度、細(xì)微的晶粒組織、應(yīng)力的大小、溫度、表面光潔度、工件的尺寸、原材缺陷、及腐蝕介質(zhì)、殘余應(yīng)力等等有關(guān)。提高原材料的質(zhì)量、配合優(yōu)質(zhì)的熱處理、合理的外形、高光潔度、高的表面強(qiáng)度，設(shè)法減小應(yīng)力集中，可以提高工件的疲勞強(qiáng)度。注意：抗拉強(qiáng)度越高的鋼材，加工方法對(duì)其疲勞性能的影響越大，不允許有表面缺陷的存在，否則會(huì)使的材料疲勞極限顯著降低；

　　

　　　　目前在壓鑄模中大部分區(qū)域表面質(zhì)量正常，但常常會(huì)有放電加工變質(zhì)層不容易完全去除而形成表面缺陷，大大降低模具的疲勞極限，使模具在使用中容易出現(xiàn)早期R角裂紋，從加工方面來(lái)講，盡量避免放電加工或者用較小電流加工以形成較淺的容易去除的變質(zhì)層是減小模具早期R角裂紋非常重要的加工方法；

　　

　　　　21 熱疲勞

　　

　　　　指金屬材料由于溫度梯度循環(huán)引起的熱應(yīng)力循環(huán)而產(chǎn)生的疲勞破壞現(xiàn)象，典型的表面疲勞裂紋是龜裂狀。裂紋起源于表面，裂紋擴(kuò)展的深度與應(yīng)力、時(shí)間及溫差變化相對(duì)應(yīng)。影響的因素主要有溫度梯度、變化的頻率、組織的均勻性、晶粒度、材料的塑性、韌性、工件的形狀結(jié)構(gòu)對(duì)金屬的膨脹或收縮約束性等等，大家平時(shí)所熟知的韌性越差、材料龜裂擴(kuò)展的速度就越快；

　　

　　　　22 蠕變

　　

　　　　一般發(fā)生在高溫，金屬在低于屈服點(diǎn)應(yīng)力的作用下，緩慢而持續(xù)不斷的增加材料的塑性變形的過(guò)程。蠕變達(dá)到一定的程度，導(dǎo)致材料嚴(yán)重變形、裂紋或者開(kāi)裂等失效方式，形成的速度與材質(zhì)、溫度、應(yīng)力的大小、受應(yīng)力的時(shí)間、夾雜物的含量等有關(guān)；

　　

　　　　23 其它強(qiáng)度

　　

　　　　根據(jù)工件實(shí)際情況，還可測(cè)量材料的抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗扭強(qiáng)度等等，以確認(rèn)能達(dá)到生產(chǎn)的需要；

　　

　　　　24 等向性

　　

　　　　這是一個(gè)材料綜合性能的體現(xiàn)，材料長(zhǎng)度、寬度、厚度三個(gè)方向的力學(xué)性能基本一致，當(dāng)然組織結(jié)構(gòu)也會(huì)基本一致。鍛打的材料不可能做到完全的等向，而在實(shí)際使用中，很難保證力學(xué)性能更好的方向用在結(jié)構(gòu)更薄弱的位置上，不過(guò)，東锜公司的鍛打模塊質(zhì)量，使得材料３個(gè)方向的力學(xué)性能可以控制在10％左右，大大降低模具在使用中開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)；

　　

　　　　總結(jié)

　　

　　　　材料的多種性能在材料試驗(yàn)機(jī)上測(cè)量，附一張材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)量時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線，記錄材料在從開(kāi)始加載到斷裂的應(yīng)力及應(yīng)變的變化的情況。不同的階段有詳細(xì)的說(shuō)明，材料在受力過(guò)程中發(fā)生的大致變化為：彈性變形－屈服－塑性變形、硬化－裂紋－斷裂，在實(shí)際使用過(guò)程中，既要延長(zhǎng)模具初始裂紋產(chǎn)生的時(shí)間，又要減緩裂紋擴(kuò)展的速度，使用優(yōu)質(zhì)的材質(zhì)（高溫強(qiáng)度高、韌性好）、合格的熱處理、合理的生產(chǎn)工藝、必要的維護(hù)保養(yǎng)是必不可少的。

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